Структура и свойства покрытия из нержавеющей стали, напыленной на Сталь 3 и оплавленной электронным пучком
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
. СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗА И СПЛАВОВ НА ЕГО ОСНОВЕ И МЕТОДОВ ИХ
МОДИФИКАЦИИ
.1 Железо и сплавы на его основе
.2 Свойства металлов и сплавов
.2.1 Коррозионная стойкость материалов
.2.2 Сопротивление материалов разрушению
.3 Методы защиты металлов и сплавов
.3.1 Классификация методов защиты от коррозии
.3.2 Плазменный метод нанесения покрытий
.3.3 Электронно-лучевая обработка
. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
.1 Методика экспериментальных исследований
.1.1 Рентгеноструктурный анализ
.1.2 Растровая электронная микроскопия
.1.3 Масс-спектрометрия вторичных ионов
.1.4 Микротвердометр ПТМ-3
.2. Расшифровка результатов экспериментов
. ОХРАНА ТРУДА
.1 Анализ опасных и вредных факторов при исследованиях
.2Расчет защитного заземления
. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
.1 Организационные формы предпринимательства
.2 Участники предпринимательской деятельности на Украине
.3 Запрос на финансирование
ВЫВОДЫ
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
ВВЕДЕНИЕ
Развитие новых технологий требует постоянного усовершенствования приборов и инструментов, необходимых в промышленных производствах. Долгое использование деталей машин неизбежно приводит к их изнашиванию. Так же немалое значение имеет внешняя среда, в которой используется различное техническое оборудование, так как повышенная влажность приводит к коррозии большинства металлических частей различных механизмов и тем самым приводит их в негодность. Ученые всего мира работают над проблемами продления срока службы деталей машин. Эксплуатация машин сопровождается изнашиванием деталей, для их восстановления и повышения износостойкости применяют наплавку изностойкими сплавами. Чтобы наплавка обеспечивала существенное повышение износостойкости, необходим обоснованный выбор материала для каждого конкретного назначения.
В разных случаях используются различные материалы для нанесения покрытий, а также различные методы обработки поверхности.
В последние годы наряду с традиционными технологиями упрочнения и защиты от коррозии поверхностей металлов закалкой и наплавкой токами высокой частоты, химико-термической обработкой и другими способами все активнее используются высококонцентрированные источники нагрева: плазменная струя, лазерный луч, электронный и ионный пучки. Их внедрение позволяет резко сократить энергозатраты, интенсифицировать процессы упрочнения, уменьшить коробление деталей, исключить необходимость использования различных сред, а также полностью автоматизировать процесс.
В данной работе исследовались структура и свойства Стали 3 после нанесения на ее поверхность покрытия из нержавеющей стали плазменно-детонационным методом. Последующая обработка образца электронным пучком была необходима для увеличения толщины упрочненного слоя, увеличения глубины проникновения имплантированных элементов и более равномерного перераспределения легированных элементов.
1. СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗА И СПЛАВОВ НА ЕГО ОСНОВЕ И МЕТОДОВ ИХ МОДИФИКАЦИИ
.1 Железо и сплавы на его основе
Железо является переходным металлом IV периода восьмой группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева, порядковый номер 26. Удельный вес равен 7.82 г/см3; температура плавления 15390С; атомный вес 55.85, атомный радиус 0.127 нм [1]. Чистое железо, которое может быть получено в настоящее время, содержит 99.999% Fe, а технические сорта 99.8 - 99.9% Fe. Железо известно в двух полиморфных модификациях ? и ?. ?-железо существует при температурах ниже 9100С и выше 13920С. Для интервала температур 1392 - 15390С ?-железо нередко обозначают как ?-железо.
Кристаллическая решетка ?-железа - объемно-центрированный куб с периодом решетки 0.28606 нм. До температуры 7680С ?-железо магнитно (ферромагнитно). ?-железо существует при температуре 910 - 13920С.
Кристаллическая решетка ?-железа - гранецентрированный куб с периодом 0,3645 нм при температуре 9100С [2].
Углерод является неметаллическим элементом II периода IV группы Периодической системы, атомный номер 6, плотность 2.5 г/см3, атомная масса 12.011, температура плавления 3500С, атомный радиус 0.077 нм. Углерод полиморфен. В обычных условиях он находится в виде модификации графита, но может существовать и в виде метастабильной модификации алмаза.
Углерод растворим в железе в жидком и твердом состояниях, а также может быть в виде химического соединения - цементита, а высокоуглеродистых сплавах и виде графита.
В системе Fe-C различают следующие фазы: жидкий сплав, твердые растворы - феррит и аустенит, а также цементит и графит.
Феррит - твердый раствор углерода и других примесей в ?-железе. Различают низкотемпературный ?-феррит с растворимостью углерода до 0.02% и высокотемпературный ? -феррит с предельной растворимостью углерода 0.1%. Атом углерода располагается в решетке феррита в центре грани куба, где помещается сфера радиусом 0.29 атомного радиуса железа, а также в вакансиях, на дислокациях и т.д.
Аустенит - твердый раствор углерода и других примесей в ?-железе. Предельная растворимость углерода в ?-железе - 2.14%. Атом углерода в решетке ?-железа располагается в центре элементарной ячейки, в которой может поместиться сфера радиусом 0.41R (R - атомный радиус железа) и в дефектных областях кристалла.
Различные объемы элементарных сфер в ОЦК и ГЦК решетках и предопределили значительно большую растворимость углерода в ?-железе по сравнению с ?-железом. Аустенит обладает высокой пл?/p>