Автореферат (1173090), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Методология исследования базируется наклассическом материаловедческом подходе комплексного взаимосвязанного изучения5строения и свойств модифицированных поверхностных слоев в металлах, сочетающемтеоретические и экспериментальные исследования. Теоретические исследованиявключают анализ фазовых и структурных превращений в двойных и тройных системах FeZn-N на основе диаграмм состояния и моделирование диффузии элемента вполубесконечное тело из источника конечной толщины (цинкового покрытия).Для экспериментальных исследований строения модифицированных слоевприменены современные методы металлографического анализа, растровой электронноймикроскопии, Оже-электронной спектроскопии. Для исследования механических свойствиспользовали дюрометрические испытания, испытания на износ и адгезию.
Исследованиякоррозионной стойкости покрытий и слоев проводили электрохимическими методами,методом поляризационного сопротивления и путем испытаний в соляном тумане.Основные положения, выносимые на защиту:1. Закономерности строения модифицированных слоев в углеродистых инизколегированных конструкционных сталях, полученных при диффузионнойметаллизации цинком в сочетании с азотированием, в зависимости от параметровкомбинированного процесса.2. Закономерности строения азотированного цинкнаполненного покрытия взависимости от характеристик исходного ЦНП.3. Закономерности коррозионного поведения в различных средах сталей смодифицированными слоями и покрытиями, полученными в результате комбинированныхХТО, включающих цинкование и азотирование.4.
Закономерности влияния процесса азотирования на физико-механическиехарактеристики цинковых слоев и покрытий в углеродистых и низкоуглеродистыхконструкционных сталях: микротвердость, износостойкость, адгезионную стойкость.Достоверность результатов подтверждается использованием современныхметодов экспериментальных исследований структуры металлов, репрезентативнымобъемом испытаний физико-химических, электрохимических и механических свойствисследуемых сталей, а также сопоставлением полученных результатов с результатамианализа российских и зарубежных литературных источников по тематике исследования.Личный вклад автора.
Автором самостоятельно выполнены библиографическийанализ, теоретические исследования, лабораторные эксперименты в соответствии ссоставленным планом, анализ микроструктуры и свойств модифицированных слоевисследуемых сталей после комбинированных способов обработки, проведенаинтерпретация результатов, выработаны рекомендации по использованию разработанныхспособов для поверхностного упрочнения деталей.Апробация результатов работы.Основные положения диссертации доложены и обсуждены на 73-й,74-й,75-й, 76-йнаучно-методических и научно-практических конференциях МАДИ (2015-2018 г.), VМеждународной научно-практической конференции «Актуальные вопросы подготовкисовременных инженеров и научно-педагогических кадров», (Москва, 2015), VIIIМеждународной научно-технической конференции «Наукоемкие технологии насовременном этапе развития машиностроения» (Москва, 2016), 24-м Конгрессе IFHTSE«Европейская Конференция по Термообработке и инженерии поверхности» (Франция,62017), Международной конференции молодых ученых «Научное наследие Д.К.
Чернова»(Москва, 2018). Результаты были представлены также на 3-й Международной научнопрактической конференции «Современные материалы, техника и технология» (Курск,2013), конференции «Поколение будущего-2013. Взгляд молодых ученых» (Курск, 2013),ХIIМеждународнойнаучно-практическойконференции«Современныеинструментальные системы, информационные технологии и инновации» (Курск,2015), VМеждународной молодежной научной конференции (Курск, 2015).Результаты исследований опубликованы в 17 печатных работах, из которых 4опубликованы в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ, 10 вжурналах, входящих в базу данных Российского индекса научного цитирования (РИНЦ), 1– в журнале, входящем в международную базу Scopus.Работа выполнялась на кафедре «Технологии конструкционных материалов»Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета(МАДИ) в соответствии с планами научно-исследовательских работ.
Отдельные этапыработ выполнялись в рамках НИР 11.1593.2014/K «Совершенствование теоретикометодологических основ разработки поверхностно-упрочненных конструкционныхматериалов» по проектной части Государственного Задания Министерства образования инауки РФ в сфере научной деятельности и НИР по гранту Российского Научного Фонда17-19-01473 «Исследование структурных и фазовых превращений в системах «железометалл-азот» при модифицировании стальной поверхности комбинированными методами,включающими металлизацию и азотирование».Структура и объём работы.Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения,библиографического списка из 163 источников и приложения.
Работа содержит 199страниц основного текста, 104 рисунка, 43 таблицы. В приложение помещены акты овнедрении результатов работы.В первой главе приведен анализ современных способов защиты сталей отатмосферной коррозии. Рассмотрен физико-химический механизм электрохимическихкоррозионных процессов в металлах, его особенности протекания в различных средах ипри разных условиях; описаны основные показатели коррозионного процесса исуществующие модели коррозионного износа.Проанализированыособенностиэксплуатациистальныхдеталейиметаллоконструкцийв атмосферных и промышленных условиях, основные видыповреждений металлов вследствие коррозии, стали, использующиеся в условияхатмосферной коррозии, а также способы защиты сталей от электрохимической коррозии.Способы защиты от коррозии классифицированы по объекту воздействия:рациональное конструирование изделий, легирование металлов, обработка поверхности,включая ХТО, нанесение защитных покрытий, электрохимическая защита (катодная илианодная), а также комбинированные методы воздействия на защищаемый металл и/или наагрессивную среду.Одним из наиболее надежных подходов к защите от агрессивной среды являетсяиспользование коррозионностойких материалов (легированных сталей).
Однако при7производстве изделий машиностроения и металлоконструкций использованиедорогостоящих коррозионностойких сталей зачастую является экономическиневыгодным. Статистика показывает, что использование легированных сталей составляетлишь 20% от всей совокупности методов коррозионной защиты. Широко применяющиесяуглеродистые и низколегированные стали подвержены атмосферной коррозии, поэтомуизделия из них нуждаются в специальных методах защиты, среди которых самым широкоприменяющимся способом является нанесение изолирующих лакокрасочных покрытий(около 40%).На сегодняшний день более 15% от всей совокупности способов защиты сталей откоррозии составляют методы нанесения металлических защитных покрытий.
К числунедорогих и эффективных защитных покрытий относятся антикоррозионные цинковыепокрытия. Металлические покрытия часто являются многофункциональными, так как нетолько защищают сталь от коррозии, но и придают поверхности новые свойства –твердость, прочность, износостойкость. Поэтому технологии нанесения металлическихпокрытий развиваются опережающими темпами.Как правило, вновь разрабатываемые материалы и технологии оказываются гораздодороже традиционных, и их использование не всегда рационально.
Важной задачейявляется совершенствования хорошо зарекомендовавших себя материалов и технологий,которые отвечают критериям долговечности и надежности при эксплуатации, но не ведутк удорожанию. При современном подходе к решению проблемы коррозии сравнениеэффективности способов нанесения покрытий проводится не только по физическим имеханическим свойствам, но и по технологическим и экономическим показателям.На основе сопоставления сильных и слабых сторон разных методов защиты откоррозии обоснована целесообразность совершенствования способов созданиякоррозионностойких защитных покрытий на основе цинка.Сравнительный анализ применяющихся способов нанесения цинковых покрытийпоказал преимущества диффузионного метода цинкования (ДМЦ), связанные сособенностью строения покрытий, содержащих интерметаллиды цинка: высокая степенькатодной защиты, значительная твердость, сопротивление абразивному износу, высокаяадгезия к подложке, жаростойкость.
Покрытия отличаются высокой степеньюравномерности, плавным градиентом концентраций. Является перспективным дальнейшеесовершенствование процесса ДМЦ: комбинация этого способа цинкования сазотированием позволяет ожидать дополнительного упрочнения диффузионного слоя.Особое место среди применяемых защитных покрытий занимают простой идоступный способ формирования цинкнаполненных покрытий (ЦНП), которые наносят наметаллические поверхности традиционными лакокрасочными методами или распылениемсостава (холодное цинкование). Для нанесения ЦНП используются специальныекомпозиции, в составы которых входит высокодисперсный металлический цинковыйпорошок, а также органические (алкидные, эпоксидные и др.) или неорганические(силикаты - жидкое стекло, фосфаты) вещества в качестве пленкообразующихкомпонентов.
Описаны состав и свойства промышленных отечественных и зарубежныхЦНП. Низкая адгезия покрытия со стальной подложкой является препятствием для болееширокого применения способа холодного цинкования.8Сделан вывод о перспективности азотирования ЦНП, с помощью которогопредполагается создание переходного диффузионного слоя цинка в железе, повышающегоадгезиюпокрытия.Обоснованытеоретическиепредпосылкиформированиядиффузионного слоя, так как система Fe-Zn удовлетворяет критерию необходимойрастворимости Zn в Fe и размерному критерию Юм-Розери для осуществления диффузиипо вакансионному механизму вследствие малых различий в размерах атомов железа ицинка.Таким образом, к дальнейшему рассмотрению приняты следующиекомбинированные процессы химико-термической обработки сталей, сочетающиецинкование и азотирование: одновременное диффузионное насыщение цинком и азотом – диффузионнаяметаллизация цинком в азотосодержащей среде (ДМЦ+N); последовательный процесс – азотирование цинкнаполненных покрытий насталях (ЦНП+N).Во второй главе рассмотрены объекты и методы исследования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
