Коррозионная защита внутренних поверхностей труб тепловых и водопроводных систем вакуумно-диффузионным хромированием
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?-железо, стали 10; 20; 35; 45; У7А; углеродистой стали, легированной титаном), их фазовый состав и распределение концентрации хрома по глубине слоя, изменение массы, размеров и состояния поверхности изделий после хромирования, а также физико-механические свойства хромированной стали. Толщина диффузионных слоев, образующихся на железе и стали с различным содержанием углерода при различных режимах хромирования, приведены в табл.3.1.
Таблица 3.1
Толщина покрытия после хромирования по различным режимам
Толщина покрытия после хромирования по различным режимам, мкм10500С11000С11500С4ч6ч8ч4ч6ч8ч4ч6ч8чАрмко-железо111159219Сталь 10478712585135180140200250Углеродистая сталь, легированная титаном110--160--220-Сталь 2010116142024202936Сталь 3518234263544385060Сталь 4522339303948425566У7А24341324352455870
Из таблицы видно, что для всех сталей наблюдается увеличение толщины слоя при повышении температуры и увеличении времени хромирования. Наиболее интенсивно происходит насыщение железа и легированной титаном стали, на которых при одинаковых режимах хромирования образуются хромированные слои практически одинаковой толщины. Слои меньшей толщины получаются при хромировании стали 20 (0, 20% С), а с повышением содержания углерода в стали от 0,2 до 0,64% увеличивается (рис.3.2). Изменение вакуума при хромировании оказывает незначительное влияние на толщину хромированного слоя. Диффузионные слои большей толщины образуются, если выдержку и охлаждение осуществлять без неправильной откачки паров хрома. На рис.3.5 изображено влияние содержания углерода в стали на толщину хромого покрытия: температура хромирования 1150С, выдержка в течение 8ч - (1); 6ч - (2); 4ч - (3).
Рис.3.5 Влияние содержания углерода в стали на толщину хромого покрытия
Структура слоев диффузионного хромирования зависит от содержания углерода в исследуемой стали. Хромированный слой на армко-железе представляет собой твердый раствор хрома в ? - железе. Диффузионные слой на стали 10 состоит из расположенной на поверхности тонкой корочки карбидов хрома, под которой залегает основной слой ? - твердого раствора хрома с растворенным в нем железохромовыми карбидами, которые располагаются в основном по границам зерен.
Ближе к сердцевине наблюдается обезуглероженная зона, постепенно переходящая в типичную для этой стали феррито-перлитную структуру.
При вакуумном хромировании сталей 20, 35, 45, и У7А диффузионное покрытие состоит из карбидного слоя, темнотравящейся и обезуглероженной зоны, постепенно переходящей в основную структуру стали. Диффузионный слой на углеродистой стали, легированной титаном, представляет собой твердый раствор хрома в ? - железе с мелкодисперсными включениями карбидов титана, распространяющимися и в глубь сердцевины материала.
В результате вакуумного хромирования увеличиваются масса и размеры хромируемых изделий. Это увеличение максимально для стали 10, минимально для стали 20. С повышением содержания углерода в стали от 0,2 до 0,64 масса и размеры изделий увеличиваются.
Распределение концентрации хрома по глубине диффузионного покрытия, показали, что хромовое покрытие на железе и стали, легированной титаном, состоит из ? - твердого раствора с концентрацией хрома на поверхности 30-40%, которая постепенно снижается по глубине.
Диффузионное хромовое покрытие на стали 10 в поверхностном слое содержит от 65 до 85% хрома и имеет карбидную структуру, а глубже залегает толстый слой ? - твердого раствора с переменным содержанием хрома от 30% и ниже. На границе раздела карбидной фазы, и зоны твердого раствора на концентрационной кривой имеется минимум, свидетельствующий о том, что в пограничной зоне твердый раствор обеднен хромом.
Диффузионные хромовые покрытия на сталях 20, 35, 45 и У7А имеют на поверхности от 70 до 85% хрома состоят в основном из карбидной фазы, которая в более глубоких слоях, очевидно, обогащена твердым раствором.
На рис.3.6 показано распределение концентрации хрома по глубине диффузионных покрытий на железных и стальных образцах после вакуумного хромирования при температуре 1150С, выдержки в течении 6 ч и быстрого охлаждения.
Рис.3.6 Распределение концентрации хрома по глубине диффузионных покрытий на железных и стальных образцах после вакуумного хромирования при температуре 11500С и выдержке 6 часов с последующим быстрым охлаждением
Исследование концентрации хрома в диффузионном слое имеет большое практическое значение, т.к., зная характер распределения хрома, можно для каждого конкретного случая правильно выбрать материал и оптимальный режим хромирования, обеспечивающий физико-химические и механические свойства хромированных изделий. При анализе диаграмм распределения концентрации хрома по глубине покрытия на стали, хромированной с быстрым и медленным охлаждением, было установлено, что процесс вакуумного хромирования с быстрым охлаждениемизделий после окончания выдержки обеспечивает получение хромовых покрытий с более однородной равновесной структурой, в то время как при медленном охлаждении структура хромированного слоя неоднородная, что отрицательно влияет на защитные свойства покрытия. На скорость процесса хромирования оказывает большое влияние температура. Так, при повышении температуры хромирования от 1050С коэффициенты диффузии хрома в железе и легированной титаном стали увеличиваются более чем в 2 раза.
Работоспособность изделий в агрессивных средах зависит от физико-механических свойств их поверхностных слоев, поэтому важно изучить св?/p>