Διαδρομή διάχυσης άνθρακα. Μαρτενσιτικός μετασχηματισμός. Πειράματα αναζήτησης για συμπίεση SHS

Λαμβάνονται υπόψη οι μοναδιαίες παράμετροι ποιότητας της δημόσιας ύδρευσης, η καθορισμένη μεθοδολογία για τον υπολογισμό τους και τα βήματα για τον υπολογισμό του σύνθετου δείκτη ποιότητας του συστήματος ύδρευσης.

Λέξεις κλειδιά: νερό, μοναδιαίες παράμετροι ποιότητας, ολοκληρωμένος δείκτης ποιότητας, μέθοδος υπολογισμού.

Μπέλοφ Ντμίτρι Μπορίσοβιτς, υποψήφιος τεχνικών επιστημών, διδάκτωρ, imsbelov@,mail. ru, Ρωσία, Τούλα, Κρατικό Πανεπιστήμιο της Τούλα,

Masenkov Evgeny Vyacheslavovich, μεταπτυχιακός, masenkov-evgeny@yandex. ru, Ρωσία, Tula, Tula State University

UDC669.017.3; 669.017.3:620.18

ΕΠΙΡΡΟΗ ΤΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΨΥΞΗΣ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΙΠΩΝ ΤΑΣΕΩΝ ΚΑΙ ΑΝΑΠΑΝΑΝΑΝΟΜΗΣ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΣΤΟΝ ΩΣΤΕΝΙΤΗ ΚΑΙ ΤΟΝ ΜΑΡΤΕΝΣΙΤΗ ΚΑΤΑ ΤΗ ΣΚΛΗΡΥΝΣΗ ΤΟΥ ΧΑΛΥΒΟΥ ΜΕΣΗ ΑΝΘΡΑΚΑ

ΤΡΩΩ. Grinberg, Α.Α. Alekseev, E.Yu. Novikova, A.A. Yarovitskaya, A.F. Γκάλκιν

Μελετήθηκε η επίδραση του ρυθμού ψύξης κατά την απόσβεση στο επίπεδο των υπολειμματικών τάσεων μαρτενσίτη μετά την απόσβεση των χάλυβων 40Χ, 40Χ13 και 40Н14. Έχει αποδειχθεί ότι παράγοντες που αυξάνουν την πιθανή διαδρομή διάχυσης του άνθρακα οδηγούν στο σχηματισμό μιας πιο ετερογενούς κατανομής άνθρακα μετά την απόσβεση. Η κυρίαρχη συμβολή στην ανακατανομή του άνθρακα κατά τη διάρκεια της ψύξης απόσβεσης γίνεται από τον διαχωρισμό του σε ελαττώματα στο κρυσταλλικό πλέγμα ωστενίτη στο εύρος θερμοκρασίας που προηγείται του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού.

Λέξεις κλειδιά: μαρτενσιτικός μετασχηματισμός, ρυθμός ψύξης, παραμένουσες τάσεις, ανακατανομή άνθρακα, διαδρομή διάχυσης, αποσύνθεση μαρτενσίτη.

Στον υπερψυγμένο ωστενίτη, κατά τη διάρκεια της περιόδου ψύξης στο σημείο Mn, εμφανίζεται ανακατανομή άνθρακα στο πλέγμα ωστενίτη με την προσρόφησή του σε ελαττώματα στην κρυσταλλική δομή. Λαμβάνοντας υπόψη την υψηλή κινητικότητα του άνθρακα στον ωστενίτη στην περιοχή T3 - Mn, όπου T3 είναι η θερμοκρασία θέρμανσης του χάλυβα για σκλήρυνση, μπορεί να υποτεθεί ότι μια τέτοια ανακατανομή θα πρέπει να οδηγήσει σε αισθητή αλλαγή στην αρχική κατανομή του άνθρακα.

Από την άλλη πλευρά, στον μαρτενσίτη που σχηματίζεται σε ανθρακοχάλυβες, οι διαδικασίες ανακατανομής άνθρακα αναπτύσσονται επίσης αισθητά. Το αποτέλεσμα αυτών των διαδικασιών εξαρτάται από το πιθανό μήκος

διαδρομή διάχυσης ατόμων άνθρακα. Επιπλέον, σε άνθρακα και κράματα χάλυβες με περιεκτικότητα σε άνθρακα μικρότερη από 0,6%, λόγω του γεγονότος ότι το σημείο Mn βρίσκεται σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, οι διαδικασίες αποσύνθεσης μαρτενσίτη μπορούν να αναπτυχθούν σημαντικά ήδη κατά την ψύξη στο μαρτενσιτικό εύρος.

Σκοπός αυτής της εργασίας ήταν να μελετήσει την επίδραση του ρυθμού ψύξης κατά τη διάρκεια της απόσβεσης στο επίπεδο των υπολειμματικών τάσεων, καθώς και να εκτιμήσει το ρόλο και το σχετικό μέγεθος των συνεισφορών από την ανακατανομή του άνθρακα στον υπερψυγμένο ωστενίτη και στον πρόσφατα σχηματισμένο μαρτενσίτη. αλλαγή στις ιδιότητες και την κινητική της επακόλουθης αποσύνθεσης του μαρτενσίτη σε χάλυβες μεσαίου άνθρακα.

Τα αντικείμενα μελέτης ήταν χάλυβες μεσαίου άνθρακα 40Χ, 40Χ13 και 40Ν14, η χημική σύσταση των οποίων παρουσιάζεται στον πίνακα. 1.

Τραπέζι 1

Χημική σύνθεση χάλυβα

Ποιότητα χάλυβα Περιεκτικότητα στοιχείου, % (κ.β.)

C Cr Co Mo 81 MP N1 Si 8 R

40Χ 0,44 0,92 - - 0,30 0,71 0,30 0,30 0,035 0,035

40Χ13 0,40 13,0 - - 0,8 0,8 0,60 0,30 0,025 0,030

40N14 0,36 0,07 0,02 0,01 0,30 0,47 14,47 0,06 0,001 0,013

Ο ρυθμός ψύξης κατά τη διάρκεια της απόσβεσης μεταβλήθηκε χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικά μέσα σβέσης: ένα υδατικό διάλυμα 10% NaCl (στο εξής άλας) και ορυκτέλαιο (εφεξής έλαιο) ή συνδυασμούς τους. Ο τρόπος θέρμανσης για σβέση επιλέχθηκε με βάση τη λήψη ομοιόμορφης κατανομής άνθρακα στον ωστενίτη. Η θερμοκρασία θέρμανσης για σκλήρυνση ήταν: για χάλυβα 40Х - 860 °С, 40Х13 - 1050 °С, 40Н14 - 830 °С. Η διάρκεια της ισοθερμικής έκθεσης στη θερμοκρασία θέρμανσης για σκλήρυνση είναι 20 λεπτά.

Η μεταλλογραφική ανάλυση των δειγμάτων πραγματοποιήθηκε σε οπτικό μικροσκόπιο "Obveger.B1sh" σε μεγέθυνση 500 φορές. Οι μετρήσεις μακροσκληρότητας πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας συσκευή TK-2. Ο αριθμητικός μέσος όρος από μια σειρά 5 παράλληλων μετρήσεων λήφθηκε ως αξιολόγηση του IAS. Η μικροσκληρότητα μετρήθηκε σε συσκευή PMT-3 με φορτίο 1 N σε μη χαραγμένα τμήματα. Για την αφαίρεση της σκληρυμένης επιφανειακής στρώσης, χρησιμοποιήθηκε τριπλή επαναγυάλισμα με ενδιάμεσες χαρακώσεις. Ως αποτέλεσμα της μέτρησης λήφθηκε ο μέσος όρος των 50 μετρήσεων.

Το επίπεδο των υπολειπόμενων μακροεντάσεων προσδιορίστηκε με τη δομική μέθοδο ακτίνων Χ σε περιθλασίμετρο DRON-2 χρησιμοποιώντας ακτινοβολία κοβαλτίου Ka. Οι μακρο-εντάσεις προσδιορίστηκαν από τη μετατόπιση της ακτινογραφίας

Ουρανό γραμμή 211 στη γωνία του DESH. Τα μοτίβα περίθλασης καταγράφηκαν χρησιμοποιώντας σάρωση σταδίου (βήμα 0,1°), επεξεργασία χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα εφαρμογής για 1VMRS «Ανάλυση του προφίλ γραμμής ακτίνων Χ με τη μέθοδο των ροπών».

Λαμβάνοντας υπόψη τα μεθοδολογικά χαρακτηριστικά των πειραμάτων (αφαίρεση του αποανθρακωμένου στρώματος κοντά στην επιφάνεια, μετρήσεις μακροσκληρότητας, προετοιμασία δειγμάτων για μετρήσεις), οι πρώτες μετρήσεις μικροσκληρότητας έγιναν 1,5-2 ώρες μετά την ολοκλήρωση της αντίστοιχης θερμικής επεξεργασίας.

Τα μέσα απόσβεσης που χρησιμοποιούνται στη μελέτη παρέχουν ρυθμούς ψύξης που υπερβαίνουν τους κρίσιμους ρυθμούς σβέσης για τους υπό μελέτη χάλυβες. Τα αποτελέσματα της μικροδομικής ανάλυσης και των μετρήσεων μακροσκληρότητας επιβεβαιώνουν ότι το κύριο δομικό συστατικό στα σκληρυμένα δείγματα όλων των χαλύβων που μελετήθηκαν είναι ο μαρτενσίτης.

Στο Σχ. Το Σχήμα 1, a παρουσιάζει τα αποτελέσματα των μετρήσεων του επιπέδου των υπολειμματικών μακροεντάσεων (ο), και το Σχήμα 1, β δείχνει τη μικροσκληρότητα (HH) των δειγμάτων των μελετηθέντων χάλυβων μετά την απόσβεση σε διάφορα περιβάλλοντα. Μια μείωση του ρυθμού ψύξης κατά τη διάρκεια της απόσβεσης σε λάδι (σε ​​σύγκριση με την απόσβεση σε αλάτι) αυξάνει τη χρονική περίοδο ύπαρξης του υπερψυκτικού ωστενίτη και τη διάρκεια αυτο-πολτοποίησης του πρόσφατα σχηματισμένου μαρτενσίτη. Αυτό βοηθά στην αύξηση της πληρότητας της ανακατανομής του άνθρακα, τόσο στον υπερψυγμένο ωστενίτη όσο και στον μαρτενσίτη που προκύπτει, γεγονός που οδηγεί σε σημαντική μείωση του επιπέδου των υπολειμματικών τάσεων και της μικροσκληρότητας για όλους τους χάλυβες που μελετήθηκαν.

■ Σβήσιμο σε αλάτι

■ Σκληρότητα λαδιού

■ Σκλήρυνση Solp

Σκλήρυνση σε λάδι

Ρύζι. 1. Επίπεδο υπολειμματικών μακροεντάσεων (α) και μικροσκληρότητας (β) σκληρυμένων χάλυβων

Η παρουσία υψηλής περιεκτικότητας σε χρώμιο, που μειώνει την κινητικότητα διάχυσης του άνθρακα, στον χάλυβα 40Χ13 καθορίζει τον ελάχιστο (για τους χάλυβες που μελετήθηκαν) βαθμό ανακατανομής άνθρακα (παρά

σημαντικά υψηλότερη θερμοκρασία θέρμανσης για σβέση). Ως αποτέλεσμα, για τον χάλυβα 40Χ13, καταγράφεται το μέγιστο επίπεδο υπολειμματικών τάσεων κατά τη σκλήρυνση και στα δύο περιβάλλοντα και η ελάχιστη διαφορά στο μέγεθος των υπολειπόμενων τάσεων Do = oc - ohm, που σχετίζεται με μείωση της ταχύτητας.

ψύξη απόσβεσης.

Για τον χάλυβα 40N14 με υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο, που αυξάνει την κινητικότητα διάχυσης του άνθρακα, παρατηρείται η ακριβώς αντίθετη εικόνα. Το μέγεθος των υπολειπόμενων τάσεων σε σκληρυμένα δείγματα αυτού του χάλυβα (άξονας) είναι ελάχιστο για κάθε ψυκτικό μέσο και η τιμή Do είναι μέγιστη. Για τον χάλυβα 40X, παρατηρούνται ενδιάμεσες τιμές αυτών των παραμέτρων.

Το επίπεδο των υπολειπόμενων τάσεων σε πρόσφατα σβησμένα δείγματα χάλυβα μεσαίου άνθρακα καθορίζεται τόσο από τον βαθμό υπερκορεσμού του στερεού διαλύματος άνθρακα σε bcc σίδηρο (μαρτενσίτης) όσο και από την ομοιομορφία κατανομής του άνθρακα. Οι διαστάσεις και το σχήμα των δειγμάτων που χρησιμοποιούνται για την έρευνα μας επιτρέπουν να παραμελήσουμε τη συμβολή των θερμικών τάσεων που σχετίζονται με την ανομοιόμορφη ψύξη σε όλη τη διατομή του δείγματος. Συνεπώς, οι διαφορές στα επίπεδα των υπολειμματικών μακροεντάσεων, λόγω διαφορετικών ρυθμών ψύξης κατά τη διάρκεια της απόσβεσης, μπορούν να συσχετιστούν με διαφορετικούς βαθμούς ανακατανομής άνθρακα τόσο στον υπερψυγμένο ωστενίτη (κατά την ψύξη μέχρι το σημείο έναρξης του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού) όσο και στον προκύπτοντα μαρτενσίτη. όταν ψύχεται σε θερμοκρασία δωματίου και διατηρείται σε αυτή τη θερμοκρασία πριν από την έναρξη των μετρήσεων.

Μια αξιολόγηση της πιθανής διαδρομής διάχυσης των ατόμων άνθρακα 1d, που πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας δεδομένα από μελέτες σχετικά με την επίδραση του Cr και του N1 στις παραμέτρους της διάχυσης του άνθρακα, έδειξε τα ακόλουθα. Για τον χάλυβα 40Χ13 στον ωστενίτη κατά τη διάρκεια της ψύξης απόσβεσης από τη θερμοκρασία θέρμανσης για απόσβεση μέχρι το σημείο Mn/dv είναι 1,5 φορές μικρότερη από ό,τι στον χάλυβα 40Χ και 3,5 φορές μικρότερη από ό,τι στον χάλυβα 40Н14. Όταν ψύχεται από το σημείο Mn σε θερμοκρασία δωματίου (δηλαδή σε μαρτενσίτη), το /d έχει περίπου ίσες τιμές για τους χάλυβες 40Χ και 40Н14, οι οποίες είναι διπλάσιες τιμές για τον χάλυβα 40Χ13. Αυτό είναι σε καλή συμφωνία με τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν παραπάνω σχετικά με το επίπεδο των υπολειμματικών τάσεων και της μικροσκληρότητας.

Έτσι, κατά τη διάρκεια της ψύξης κατά τη συνεχή απόσβεση, παρά τη σύντομη διάρκειά της, λαμβάνει χώρα μια αξιοσημείωτη ανακατανομή του άνθρακα τόσο στον ωστενίτη όσο και στον πρόσφατα σχηματισμένο μαρτενσίτη. Δεδομένου ότι αυτή η ανακατανομή είναι φύσης διάχυσης, παράγοντες που συμβάλλουν στην αύξηση της πιθανής διαδρομής διάχυσης των ατόμων άνθρακα στις y- και a-τροποποιήσεις του σιδήρου θα πρέπει να οδηγήσουν σε αύξηση της πληρότητας αυτής της ανακατανομής, δηλ. σε αύξηση του βαθμού ετερογένειας της κατανομής του άνθρακα στον σκληρυμένο χάλυβα.

Έτσι, η αύξηση του ρυθμού σβέσης της ψύξης και της κραματοποίησης με στοιχεία που σχηματίζουν καρβίδιο, ενώ άλλα πράγματα είναι ίσα, συμβάλλουν στη δημιουργία μιας πιο ομοιόμορφης και, επομένως, λιγότερο θερμοδυναμικά σταθερής κατανομής του άνθρακα στον μαρτενσίτη.

Για να απαντήσουμε στο ερώτημα ποια είναι η αναλογία των συνεισφορών στη συνολική ανακατανομή του άνθρακα κατά την ψύξη απόσβεσης στα ωστενιτικά και μαρτενσιτικά μεσοδιαστήματα, χρησιμοποιήσαμε σβέση δειγμάτων χάλυβα 40Χ σε δύο περιβάλλοντα. Η απόσβεση πραγματοποιήθηκε τόσο μέσω ελαίου σε αλάτι όσο και μέσω αλατιού σε λάδι. Η αλλαγή της αλληλουχίας των μέσων σβέσης παρείχε μια διαφορά στους ρυθμούς διέλευσης των αντίστοιχων διαστημάτων θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της ψύξης. Ως τρόποι ελέγχου, πραγματοποιήθηκε συνεχής απόσβεση σε λάδι και αλάτι.

Όταν χρησιμοποιείται σβέση σε δύο περιβάλλοντα, η επιλογή του χρόνου παραμονής στο πρώτο περιβάλλον σύμφωνα με τον σκοπό του πειράματος θα πρέπει να διασφαλίζει ότι επιτυγχάνεται η θερμοκρασία Mn, μετά την οποία το δείγμα μεταφέρεται στο δεύτερο περιβάλλον ψύξης όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Από την άποψη αυτή, πραγματοποιήθηκε μια προκαταρκτική εκτίμηση της διάρκειας διατήρησης που απαιτείται για την επίτευξη της θερμοκρασίας Mn για κάθε ένα από τα μέσα σβέσης χρησιμοποιώντας διάφορα μοντέλα υπολογισμού. Ο χρόνος ψύξης των δειγμάτων από τους 860 °C έως το σημείο Mn σύμφωνα με τον γαλλικό τύπο ήταν 5,7 s για το λάδι, 1,7 s για το αλάτι. Οι υπολογισμοί που έγιναν χρησιμοποιώντας τα δεδομένα που παρουσιάζονται στις εργασίες έδωσαν 4,1 δευτερόλεπτα για το λάδι, 0,8 δευτερόλεπτα για το αλάτι.

Λαμβάνοντας υπόψη τη διαφορά στα αποτελέσματα υπολογισμού, τους υψηλούς ρυθμούς ψύξης και, κατά συνέπεια, ένα στενό εύρος μεταβολής του χρόνου παραμονής στο πρώτο μέσο σβέσης, την παρουσία του δείγματος στον αέρα κατά τη μεταφορά του από το ένα μέσο σβέσης στο άλλο και άλλους παράγοντες , αποφασίστηκε να εφαρμοστεί το ακόλουθο πειραματικό σχήμα (Εικ. 2).

1 ώρα ^ ω. 1 h 1 N X | 4 X / N. / | x X 1 1 h ^ ^^ ■ 4 h - s()lъ 1 sLtslo\ 1 h ^H. > ω x 4, ω. ω

1 ώρα 6 αλάτι 2 δευτ. λάδι % p ^ 7 c1>l £ 3 γ. λίγο ^ 3 λάδι VI, 2 hol pCg s. αλάτι ¡.ges^k^b s. άλας

8 1 ^ Χ αλάτι + ΙΧ λάδι

Εικ.2. Σχέδιο του πειράματος για σκλήρυνση σε δύο περιβάλλοντα

Εφαρμόστηκαν τρόποι ψύξης στους οποίους η μεταφορά από το πρώτο ψυκτικό μέσο στο δεύτερο πραγματοποιήθηκε σε θερμοκρασίες: πάνω από το σημείο Mn (λειτουργίες 4 και 5 στο Σχ. 2). κοντά στο σημείο Mn (λειτουργίες 3 και 6). κάτω από το σημείο Mn (λειτουργίες 2 και 7). Επιπλέον, όπως υποδεικνύεται παραπάνω, χρησιμοποιήθηκε συνεχής απόσβεση σε λάδι (τρόπος λειτουργίας 1) και σε αλάτι (τρόπος λειτουργίας 8) για σύγκριση.

Τα αποτελέσματα των μετρήσεων της μακροσκληρότητας μετά από θερμική επεξεργασία σύμφωνα με τους υποδεικνυόμενους τρόπους λειτουργίας παρουσιάζονται στον πίνακα. 2.

πίνακας 2

Αποτελέσματα μέτρησης σκληρότητας σκληρυμένου χάλυβα 40Χ

Λειτουργία HRC Λειτουργία HRC

Όπως σημειώνεται στις εργασίες, η διαφορά στις τιμές της μακροσκληρότητας κατά τη σκλήρυνση σε διαφορετικά περιβάλλοντα δεν μας επιτρέπει να καταλήξουμε σε σαφή συμπεράσματα. Σε αντίθεση με τη μακροσκληρότητα, οι αλλαγές στη μικροσκληρότητα υπό τις ίδιες συνθήκες παρουσιάζουν πιο σημαντικές διαφορές ανάλογα με τους τρόπους ψύξης που χρησιμοποιούνται (Εικ. 3).

12345678 Λειτουργία ψύξης

Εικ.3. Επίδραση της λειτουργίας ψύξης κατά τη σκλήρυνση στη μικροσκληρότητα του χάλυβα 40Χ

Όπως θα περίμενε κανείς, η συνεχής απόσβεση σε λάδι (λειτουργία 1) παρέχει τη μέγιστη διάρκεια παραμονής των δειγμάτων και στις δύο θερμοκρασιακές κλίμακες ενδιαφέροντος ("T3 - Mn" και "Mn - 20

°C"), που εξασφαλίζει τη μεγαλύτερη πληρότητα της ανακατανομής του άνθρακα και, κατά συνέπεια, τις ελάχιστες τιμές μικροσκληρότητας. Αντίθετα, η συνεχής απόσβεση σε αλάτι (τρόπος λειτουργίας 8) δίνει τον μέγιστο (από αυτούς που χρησιμοποιούνται) ρυθμό διέλευσης από αυτά τα διαστήματα θερμοκρασίας και, κατά συνέπεια, τον ελάχιστο βαθμό ανακατανομής του άνθρακα και τη μέγιστη μικροσκληρότητα.

Κατά την ψύξη σύμφωνα με τους τρόπους λειτουργίας 2, 3 και 4, όπου η ψύξη στο λάδι τελειώνει κοντά στο σημείο Mn και το μαρτενσιτικό διάστημα διέρχεται με πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα, η μικροσκληρότητα αυξάνεται (σε ​​σύγκριση με τη συνεχή απόσβεση στο λάδι), κυρίως λόγω μείωσης στην ολοκλήρωση της διαδικασίας.αυτοσκλήρυνση του πρόσφατα σχηματισμένου μαρτενσίτη κατά τη διάρκεια του μετασχηματισμού (ή κατά τη διάρκεια της επακόλουθης διατήρησης σε θερμοκρασία δωματίου πριν από την έναρξη των μετρήσεων).

Σημαντικά μεγαλύτερες διαφορές παρατηρούνται όταν χρησιμοποιείται διάλυμα NaCl ως πρώτο μέσο σβέσης. Η εμβάπτιση σε αλάτι για 1 s (λειτουργία 5) προφανώς δεν παρέχει σημαντική μείωση της θερμοκρασίας του σκληρυμένου δείγματος πριν τη μεταφορά του στο λάδι. Ως αποτέλεσμα, η μικροσκληρότητά του αποδεικνύεται ενδιάμεση μεταξύ της συνεχούς απόσβεσης σε λάδι και της απόσβεσης στους τρόπους λειτουργίας 2, 3, 4. Η αύξηση του χρόνου παραμονής στο αλάτι στα 2 δευτερόλεπτα (τρόπος λειτουργίας 6) οδηγεί σε σημαντική μείωση στη διάρκεια της ανακατανομής άνθρακα σε υπερψυγμένο ωστενίτη διατηρώντας παράλληλα έναν ελάχιστο ρυθμό διέλευσης από το μαρτενσιτικό διάστημα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα σημαντική αύξηση της σκληρότητας σε σύγκριση με τη σκλήρυνση λαδιού. Η εμβάπτιση σε αλάτι για 3 δευτερόλεπτα (λειτουργία 7) προφανώς παρέχει ψύξη στο μέγιστο ρυθμό τόσο στο εύρος ύπαρξης υπερψυκτικού ωστενίτη όσο και σε μέρος του διαστήματος «Mn-20 °C». Ως αποτέλεσμα, η τιμή μικροσκληρότητας των δειγμάτων που σβήστηκαν χρησιμοποιώντας αυτό το καθεστώς αποδεικνύεται ότι είναι σχεδόν η ίδια όπως κατά τη διάρκεια συνεχούς σβέσης σε αλάτι.

Έτσι, μια μείωση του ρυθμού ψύξης κατά τη διάρκεια της συνεχούς σκλήρυνσης βοηθά στην αύξηση της πληρότητας της ανακατανομής του άνθρακα και της σχετικής μείωσης της μικροσκληρότητας, κυρίως λόγω της αύξησης της χρονικής περιόδου ύπαρξης υπερψυκτικού ωστενίτη. Η συμβολή στη συνολική επίδραση από την ανακατανομή του άνθρακα στο εύρος ψύξης από το σημείο Mn στη θερμοκρασία δωματίου αποδεικνύεται πολύ μικρότερη.

1. Η διαφορά στο επίπεδο των υπολειμματικών μακροεντάσεων, λόγω διαφορετικών ρυθμών ψύξης κατά τη σκλήρυνση των χάλυβων μεσαίου άνθρακα, καθορίζεται από τον βαθμό ανακατανομής του άνθρακα τόσο στον υπερψυγμένο ωστενίτη (κατά την ψύξη μέχρι το σημείο έναρξης του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού) και στον μαρτενσίτη που προκύπτει όταν ψύχεται σε θερμοκρασία δωματίου και διατηρείται σε αυτή τη θερμοκρασία πριν από την έναρξη των μετρήσεων.

2. Ο βαθμός ανακατανομής του άνθρακα καθορίζεται κυρίως από τη διάρκεια παραμονής στο εύρος θερμοκρασίας που προηγείται του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού, δηλαδή στην ωστενιτική φάση. Η συμβολή των διαδικασιών ανακατανομής άνθρακα στον μαρτενσίτη αποδεικνύεται σημαντικά μικρότερη. Έτσι, η διαφορετική κατάσταση του μαρτενσίτη του σβησμένου χάλυβα, που σχετίζεται με τις διαφορές στους ρυθμούς ψύξης απόσβεσης, οφείλεται στο γεγονός ότι ο πραγματικός μαρτενσιτικός μετασχηματισμός στον ίδιο χάλυβα ξεκινά με διαφορετική αρχική κατανομή άνθρακα στον υπερψυγμένο ωστενίτη.

Η μελέτη πραγματοποιήθηκε με την οικονομική υποστήριξη του Ρωσικού Ιδρύματος Βασικής Έρευνας και της Διοίκησης της Περιφέρειας Τούλα στο πλαίσιο του επιστημονικού έργου αρ. 15-4803237 «r_center_a.

Βιβλιογραφία

1. Smirnov M.A., Schastlivtsev V.M., Zhuravlev L.G. Βασικά στοιχεία θερμικής επεξεργασίας χάλυβα. Ekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 1999. 495 p.

2. Krishtal M.A. Διεργασίες διάχυσης σε κράματα σιδήρου. Μ.: Nauka, 1963. 278 σελ.

3. Bokshtein B.S. Διάχυση σε μέταλλα. Μ.: Μεταλλουργία, 1978. 248

4. Lyuty V. Quenching media: δημοσίευση αναφοράς, / εκδ. Maslenkova S.B.; λωρίδα από το πάτωμα Chelyabinsk: Metallurgy, 1990. 192 p.

5. Grinberg E.M., Kondaurova E.Yu. Η επίδραση του ρυθμού ψύξης κατά τη σκλήρυνση στη δομή και τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των χάλυβα // Izvestia Tula State University. Ser. Επιστήμη υλικών. 2000. Τόμ. 1. σελ. 156 - 160.

6. Grinberg E.M., Varyuk T.S. Η επίδραση του ρυθμού ψύξης κατά τη σκλήρυνση στη δομή και τη σκληρότητα των χάλυβα // Izvestia του Tula State University. Ser. Επιστήμη υλικών. 2003. Τεύχος 4. σελ. 143 - 148.

7. Επίδραση του ρυθμού ψύξης κατά την απόσβεση στο επίπεδο των υπολειπόμενων τάσεων σε χάλυβες / Ε.Μ. Greenberg, S.S. Goncharov, E.Yu. Kondaurova, E.S. Zharikova // Νέα του κρατικού πανεπιστημίου της Τούλα. Ser. Επιστήμη υλικών. 2006. Τεύχος 6. σελ. 6 - 16.

8. Η επίδραση των στοιχείων κραμάτων που σχηματίζουν καρβίδιο και μη καρβίδιο στους μετασχηματισμούς μετασταθερών δομών κατά τη σκλήρυνση χάλυβων μεσαίου άνθρακα / E.M. Greenberg, S.S. Goncharov, E.Yu. Kondaurova, T.A. Ξαδέρφη // Νέα του Tula State University. Ser. Επιστήμη υλικών. 2006. Τεύχος. 6. σελ. 33 - 42.

Grinberg Evgeniy Markusovich, Διδάκτωρ Μηχανικών. Επιστημών, καθηγητής, emgrinhergamail.ru, Ρωσία, Τούλα, Κρατικό Πανεπιστήμιο της Τούλα,

Alekseev Anton Anatolyevich, PhD, ant.suvorovamail.ru, Ρωσία, Tula, Tula State University,

Novikova Elena Yurievna, Ph.D. τεχν. Επιστημών, Αναπληρωτής Καθηγητής, kondaurovae@,mail.ru, Ρωσία, Τούλα, Κρατικό Πανεπιστήμιο της Τούλα,

Yarovitskaya Alina Aleksandrovna, φοιτήτρια, ladycat95@mail. ru, Ρωσία, Τούλα, Κρατικό Πανεπιστήμιο της Τούλα,

Galkin Andrey Fedorovich, μαθητής, [email προστατευμένο], Ρωσία, Τούλα, Κρατικό Πανεπιστήμιο της Τούλα

Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΨΥΞΗΣ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΤΩΝ ΥΠΟΘΕΜΑΤΙΚΩΝ ΤΑΣΕΩΝ ΚΑΙ ΤΗΣ ΑΝΑΚΑΤΑΝΟΜΗ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΣΤΟΝ ΩΣΤΕΝΙΤΗ ΚΑΙ ΤΟΝ ΜΑΡΤΕΝΣΙΤΗ ΕΠΙ ΣΚΛΗΡΥΝΣΗΣ ΤΩΝ ΧΑΛΥΒΩΝ ΜΕΣΑΙΟΥ ΑΝΘΡΑΚΟΥ

Η Ε.Μ. Grinberg, Α.Α. Alekseev, E.Y. Novikova, A.A. Yarovitskaya, A.F. Γκάλκιν

Έχει μελετηθεί η επίδραση του ρυθμού ψύξης κατά τη σκλήρυνση στο επίπεδο των υπολειμματικών τάσεων του μαρτενσίτη μετά τη σκλήρυνση των χάλυβων 40Χ, 40Χ13 και 40Ν14. Έχει αποδειχθεί ότι οι παράγοντες που συμβάλλουν σε πιθανή αύξηση της διαδρομής διάχυσης του άνθρακα, οδηγώντας στο σχηματισμό περισσότερων μη ομοιογενής κατανομή άνθρακα μετά τη σκλήρυνση. Η κυρίαρχη συνεισφορά στην ανακατανομή του άνθρακα κατά τη διάρκεια της σκληρυμένης ψύξης φέρνει τον διαχωρισμό του σε ελαττώματα κρυσταλλικού πλέγματος στον ωστενίτη, ο οποίος υπάρχει σε θερμοκρασίες πάνω από τη θερμοκρασία του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού.

Λέξεις κλειδιά: μαρτενσιτικός μετασχηματισμός, ρυθμός ψύξης, παραμένουσες τάσεις, ανακατανομή άνθρακα, διαδρομή διάχυσης, αποσύνθεση μαρτενσίτη.

Grinberg Evgeniy Markusovich, υποψήφιος τεχνικών επιστημών, καθηγητής, emgrin-berg@,mail.ru, Ρωσία, Τούλα, Κρατικό Πανεπιστήμιο της Τούλα,

Alekseev Anton Anatolevich, μεταπτυχιακός, [email προστατευμένο], Ρωσία, Τούλα, Κρατικό Πανεπιστήμιο της Τούλα,

Novikova Elena Yurievna, υποψήφια τεχνικής επιστήμης, διδάκτωρ, [email προστατευμένο], Ρωσία, Τούλα, Κρατικό Πανεπιστήμιο της Τούλα,

Yarovitskaya Alina Alexandrovna, φοιτήτρια, ladycat95@,mail.ru, Ρωσία, Τούλα, Κρατικό Πανεπιστήμιο της Τούλα,

Galkin Andrey Fedorovich, φοιτητής, anfgalkinamail. ru, Ρωσία, Tula, Tula State University

§ 8. Πώς να μετρήσετε το ρυθμό διάχυσης των ατόμων όταν δεν διαχέονται;

Το πρόβλημα της διάχυσης είναι ένα από τα βασικά προβλήματα στη φυσική στερεάς κατάστασης. Η κινητήρια δύναμη για τη διάχυση είναι συνήθως η διαφορά στις συγκεντρώσεις διαλυμένης ουσίας σε διαφορετικούς όγκους του σώματος. Για παράδειγμα, εάν ο άνθρακας είναι διαλυμένος στο σίδηρο και σε ορισμένες περιοχές η συγκέντρωση των ατόμων του είναι μεγαλύτερη από ό,τι σε άλλες, τότε τα άτομα άνθρακα θα κινηθούν προς την κατεύθυνση που είναι λιγότερα από αυτά. Το κρυσταλλικό πλέγμα των περισσότερων μετάλλων αντιστοιχεί σε έναν από τους τρεις τύπους που φαίνονται στο Σχ. 26 συσκευασίες ιόντων (μπάλες): προσωποκεντρικά κυβικά (Εικ. 26, α), εξαγωνικά κλειστά (Εικ. 26, β) και κυβικά με κέντρο το σώμα (Εικ. 26, γ).

Σε θερμοκρασία δωματίου, ο σίδηρος υπάρχει στην α τροποποίησή του και έχει έναν τρίτο τύπο πλέγματος. Τα άτομα άνθρακα βρίσκονται στα διάκενα του πλέγματος του κύριου συστατικού και είναι ενσωματωμένα στα κενά μεταξύ των ατόμων του. Αυτό, παρεμπιπτόντως, δεν είναι τόσο εύκολο, αφού τα άτομα μετάλλου ταιριάζουν σφιχτά μεταξύ τους. Για παράδειγμα, μια σφαίρα με ακτίνα 0,02 nm μπορεί να εγγραφεί σε έναν πόρο που αντιστοιχεί στη θέση στο κέντρο της άκρης ενός κύβου, έτσι ώστε ακόμη και ένα μικρό άτομο άνθρακα να μην χωράει σε αυτήν. Είναι δύσκολο να «συμπιεστεί» στη θέση του και προκαλεί παραμορφώσεις στο πλέγμα, απομακρύνοντας γειτονικά άτομα σιδήρου.

Κατά τη διαδικασία της διάχυσης, ένα άτομο άνθρακα κάνει ένα «άλμα» από την ενδιάμεση θέση του σιδερένιου πλέγματος που καταλαμβάνει σε μια γειτονική, πανομοιότυπη ενδιάμεση θέση, στη συνέχεια στην επόμενη, κ.λπ. Κάθε φορά που δυσκολεύεται να «συμπιέσει» μεταξύ άτομα διαλύτη στενά γειτονικά το ένα με το άλλο, πριν βρεθεί στη γειτονική θέση εισαγωγής, όπου είναι επίσης στενός, αλλά εξακολουθεί να είναι «ανεκτός». Προκειμένου ένα άτομο που διαχέεται να κάνει ένα άλμα, πρέπει να έχει περίσσεια ενέργειας (υπάρχει, σαν να λέγαμε, κάποιο ενεργειακό φράγμα που πρέπει να ξεπεραστεί). Το ύψος αυτού του φραγμού είναι η λεγόμενη ενέργεια ενεργοποίησης διάχυσης Q. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο πιο έντονοι είναι οι θερμικοί κραδασμοί των ατόμων και τόσο πιο εύκολο είναι να ξεπεραστεί το φράγμα.

Ο πιο σημαντικός δείκτης της κινητικότητας διάχυσης των ατόμων είναι ο συντελεστής διάχυσης D. Σύμφωνα με τη θεωρία της διάχυσης, η απόσταση με την οποία ένα άτομο κινείται κατά μέσο όρο κατά τη διάρκεια των βημάτων διάχυσης στο χρόνο t είναι ανάλογη με την τιμή √Dt. Ο συντελεστής διάχυσης έχει διάσταση cm 2 /s, άρα είναι η διάσταση του μήκους. Είναι σαφές ότι ο συντελεστής διάχυσης αυξάνεται απότομα με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτή η εξάρτηση καθιερώθηκε για πρώτη φορά από τον Σουηδό επιστήμονα S. Arrhenius το 1889:

D = D0 e -Q/kT.

Εδώ k είναι η σταθερά Boltzmann και D 0 είναι ο συντελεστής αναλογικότητας (προεκθετικός παράγοντας) *.

* (Στο βιβλίο του B. S. Bokshtein “Atoms wander through a crystal” (M.: Nauka, 1983. Library “Kvant”, τεύχος 28) εξετάζεται λεπτομερώς το πρόβλημα της διάχυσης στα στερεά και φαίνεται πειστικά η ανάγκη προσδιορισμού των παραμέτρων διάχυσης.)

Για να μετρηθεί ο συντελεστής διάχυσης μιας ουσίας σε ένα δεδομένο μέταλλο, αυτή (ή το ραδιενεργό ισότοπό της) εφαρμόζεται στην επιφάνεια του μετάλλου, στη συνέχεια θερμαίνεται και το δείγμα διατηρείται σε υψηλή θερμοκρασία για μεγάλο χρονικό διάστημα, προκειμένου να ληφθεί επαρκής παχύ στρώμα μετάλλου με σχετικά υψηλή συγκέντρωση της ουσίας διάχυσης (τουλάχιστον περίπου 100 μικρά - έτσι ώστε να μπορείτε να δείτε καθαρά αυτό το στρώμα στο μικροσκόπιο και να το μετρήσετε με ακρίβεια).

Στη συνέχεια, γνωρίζοντας τη διαδρομή διάχυσης √Dt και τον χρόνο ανόπτησης, αυτή η μέθοδος μπορεί να μετρήσει τον συντελεστή D με επαρκή ακρίβεια. Τι γίνεται όμως αν χρειάζεται να γνωρίζετε τον συντελεστή διάχυσης σε χαμηλές θερμοκρασίες, όταν χρειάζονται μήνες για να αποκτήσετε ένα τέτοιο στρώμα; Εδώ δεν υπάρχει υπερβολή. Για παράδειγμα, ο συντελεστής διάχυσης του άνθρακα σε σίδηρο σε θερμοκρασία δωματίου είναι περίπου 10 -17 cm 2 /s και η μετακίνηση ενός ατόμου άνθρακα σε μία μόνο διατομική απόσταση απαιτεί αρκετά δευτερόλεπτα. Και σε θερμοκρασία 900 - 950°C, ο κορεσμός της επιφάνειας του σιδήρου με άνθρακα σε βάθος 1 mm (αυτή είναι μια πολύ συνηθισμένη διαδικασία στην τεχνολογία - τσιμεντοποίηση) γίνεται σε λίγες ώρες. Είναι σαφές ότι το όλο σημείο βρίσκεται στην τιμή του συντελεστή διάχυσης, ο οποίος στους 900 °C είναι περίπου 10 -7 cm 2 /s, δηλαδή 10 τάξεις μεγέθους μεγαλύτερο από ό, τι σε θερμοκρασία δωματίου (εκθετική!). Σε αυτή την περίπτωση, ο ρυθμός διάχυσης αυξάνεται, κατά συνέπεια, κατά 5 τάξεις μεγέθους.

Εν τω μεταξύ, είναι πολύ απαραίτητο να γνωρίζουμε τις παραμέτρους διάχυσης σε χαμηλές θερμοκρασίες. Συγκεκριμένα, στον σίδηρο και τον χάλυβα, ήδη σε θερμοκρασία δωματίου, συμβαίνουν σημαντικές δομικές αλλαγές, που σχετίζονται με την κίνηση των ατόμων άνθρακα σε μικρές αποστάσεις. Οπότε τι θα έπρεπε να κάνουμε? Η εξίσωση Arrhenius έρχεται να σώσει. Δεδομένου ότι τα D0 και Q είναι ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία, αρκεί να μετρήσουμε το D σε δύο διαφορετικές θερμοκρασίες (αλλά και οι δύο πρέπει να είναι υψηλές, καθώς απαιτείται ένα αρκετά παχύ στρώμα). Τότε D 1 = D 0 e -Q/kT 1 και D 2 = D 0 e -Q/kT 2, και σε αυτό το σύστημα δύο εξισώσεων παραμένουν δύο άγνωστοι. Έχοντας βρει τα D 0 και Q, μπορούμε να υπολογίσουμε τον συντελεστή διάχυσης σε οποιαδήποτε θερμοκρασία.

Η εγκυρότητα της εξίσωσης Arrhenius έχει ελεγχθεί πειραματικά πολλές φορές, αλλά όλα αυτά τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν στην περιοχή των αρκετά υψηλών θερμοκρασιών. Θα λειτουργήσει και σε χαμηλές θερμοκρασίες, είναι νόμιμη η παρέκταση; Υπάρχουν λόγοι να αμφιβάλλουμε για αυτό, τουλάχιστον σε ορισμένες περιπτώσεις. Για παράδειγμα, σε ένα βαριά παραμορφωμένο μέταλλο σε χαμηλές θερμοκρασίες υπάρχουν πολλά ελαττώματα στο κρυσταλλικό πλέγμα (που συζητείται στο επόμενο κεφάλαιο), τα οποία μπορούν να επηρεάσουν σε μεγάλο βαθμό την κινητικότητα διάχυσης των ατόμων. Και σε υψηλές θερμοκρασίες που απαιτούνται για την ανόπτηση διάχυσης, ο αριθμός τους μειώνεται χιλιάδες φορές και αναπόφευκτα έχουμε μια παραμορφωμένη ιδέα για τον ρόλο τους στις διαδικασίες διάχυσης.

Είναι λοιπόν δυνατόν να προσδιοριστεί ο συντελεστής διάχυσης απευθείας σε χαμηλές θερμοκρασίες, όταν πρακτικά δεν υπάρχει η ίδια η διάχυση (ακριβέστερα, όταν είναι εξαιρετικά αργή); Εδώ θα πει τον λόγο της η μέθοδος μέτρησης της εσωτερικής τριβής.

Όπως έχουμε ήδη διαπιστώσει, όταν ο α-σίδηρος διαλύεται στο πλέγμα, τα άτομα άνθρακα δυσκολεύονται να χωρέσουν μεταξύ των ατόμων σιδήρου και αναγκάζονται να τα απομακρύνουν. Τα δύο πλησιέστερα άτομα σιδήρου, που βρίσκονται στα άκρα της άκρης της οποίας το κέντρο καταλαμβάνεται από ένα άτομο άνθρακα, μετατοπίζονται ιδιαίτερα έντονα από τις κανονικές τους θέσεις. Ας απεικονίσουμε το μοναδιαίο στοιχείο του α-σιδήρου με υπερβολικό τρόπο (Εικ. 28, α), αυξάνοντας τις αποστάσεις μεταξύ των ατόμων. Εάν υπάρχει ένα άτομο άνθρακα σε αυτό το κελί, τότε παραμορφώνεται όπως (επίσης υπερβολικό) φαίνεται στη θέση "c" - αντί για κύβο, παίρνουμε ένα πρίσμα του οποίου οι διαστάσεις κατά μήκος του άξονα Z είναι μεγαλύτερες και κατά μήκος των άλλων δύο αξόνων - μικρότερο από την αρχική Κούβα.

Δεδομένου ότι τα άτομα άνθρακα προκαλούν έντονες παραμορφώσεις στο πλέγμα του α-σιδήρου, λόγω της αρχής του Le Chatelier, ήδη γνωστή σε εμάς, δεν του αρέσει να διαλύει τον άνθρακα. Σε θερμοκρασία δωματίου, η περιοριστική διαλυτότητα του άνθρακα στον α-σίδηρο μετριέται σε χιλιοστά του εκατοστιαίου, έτσι ώστε ένα άτομο είναι ανά αρκετές χιλιάδες κύτταρα. Οι παραμορφώσεις μειώνονται γρήγορα με την απόσταση από το στοιχείο που καταλαμβάνει το άτομο άνθρακα, έτσι το πλέγμα στο σύνολό του παραμένει κυβικό. Επιπλέον, δεν υπάρχει λόγος τα άτομα άνθρακα να ευνοούν τον άξονα Z έναντι των άλλων αξόνων, επομένως κατά μέσο όρο κατανέμονται ομοιόμορφα και στις τρεις μη παράλληλες άκρες του κύβου. Συμβατικά, αυτή η κατάσταση απεικονίζεται στη θέση «β». Η σύμβαση είναι ότι τρία άτομα άνθρακα θα είναι πολύ γεμάτα σε ένα κελί. Εάν σε ένα από αυτά το άτομο άνθρακα βρίσκεται σε μια άκρη παράλληλη προς τον άξονα Ζ, τότε σε μια άλλη, χιλιάδες διατομικές αποστάσεις μακριά, πιθανότατα θα καταλήξει σε μια άκρη παράλληλη με τον άξονα Χ ή Υ κ.λπ.

Ωστόσο, η κατάσταση αλλάζει δραματικά εάν εφαρμόσουμε μια δύναμη εφελκυσμού, για παράδειγμα, κατά μήκος του άξονα Z. Αυτό από μόνο του προκαλεί παραμορφώσεις δικτυωτού πλέγματος του ίδιου τύπου όπως στη θέση «c». Οι κάθετες νευρώσεις τεντώνονται, οι υπόλοιπες συμπιέζονται (φυσικά αλλάζουν και οι εξωτερικές διαστάσεις του ίδιου του τεντωμένου δείγματος). Τώρα οι θέσεις εισαγωγής που είναι πιο βολικές για τα άτομα άνθρακα δεν είναι πλέον ίσες. Είναι πιο βολικό για αυτούς να βρίσκονται σε κάθετες νευρώσεις, ήδη τεντωμένες από εξωτερική πίεση, παρά σε οριζόντιες - συμπιεσμένες. Αυτό θα προκαλέσει τα άτομα να πηδήξουν από τις θέσεις στους άξονες X και Y στις κατακόρυφες ακμές και να τους προκαλέσει περαιτέρω τέντωμα. Στο Σχ. 28, d δείχνει σε τι οδηγεί αυτό. Εδώ η ίδια σύμβαση όπως στη θέση "b" - κάθε άτομο κάνει αυτό το άλμα, φυσικά, μέσα στο μοναδιαίο του κύτταρο, αλλά σε όλα τα κελιά που καταλαμβάνονται από άτομα άνθρακα, θα τείνουν να πηδούν σε μια κατακόρυφη άκρη. Το άτομο άνθρακα αναζητά το μέρος όπου το μέγεθος των πόρων είναι μεγαλύτερο.

Αλλά τα ίδια άλματα από τη μια άκρη στην άλλη γίνονται από άτομα άνθρακα κατά την κίνηση διάχυσης στο πλέγμα. Η ταχύτητα του άλματος καθορίζεται από την κινητικότητα διάχυσης των ατόμων σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Υπάρχει μια απλή σχέση μεταξύ του συντελεστή διάχυσης και του χρόνου άλματος τ σε ένα πλέγμα με μήκος ακμής a, η οποία καθορίστηκε από τον Α. Αϊνστάιν: D = a 2 /τ; αυτή η σχέση είναι σωστή μέχρι έναν συντελεστή που εξαρτάται από τη γεωμετρία του πλέγματος και είναι κοντά στη μονάδα (ξαναγραμμένη ως a = √Dτ, θα σας θυμίσει μια ήδη γνωστή έκφραση - μια από τις βασικές εξισώσεις διάχυσης).

Έχουμε λοιπόν μια τυπική διαδικασία χαλάρωσης που προκαλεί εσωτερική τριβή. Θα αλλάξουμε κυκλικά το φορτίο που εφαρμόζεται κατά μήκος του άξονα Z (τάση - συμπίεση). Εάν η συχνότητα ταλάντωσης είναι πολύ υψηλή και ο χρόνος κύκλου είναι μικρός σε σύγκριση με το τ, τα άτομα δεν θα έχουν χρόνο να κάνουν το άλμα προτού η τάση αλλάξει σημάδι και οι άκρες Z αρχίσουν να συμπιέζονται, αντί να γίνονται πιο βολικές, αντίθετα, πιο άβολες θέσεις εισαγωγής. Το άτομο άνθρακα έχει μόνο χρόνο να «θέλει» να πηδήξει, όταν η κατάσταση αλλάζει δραματικά.

Εάν οι συχνότητες είναι πολύ χαμηλές, όλα τα άλματα θα έχουν χρόνο να ακολουθήσουν την αλλαγή τάσης. Κατά τη φόρτωση, τα άτομα καταφέρνουν να καταλάβουν κάθετες ακμές και κατά την εκφόρτωση, πηδούν πίσω και δημιουργούν μια αρχική τυχαία κατανομή κατά μήκος τριών αξόνων. Όταν η εξωτερική τάση αρχίζει να συμπιέζει τον κρύσταλλο κατά μήκος του άξονα Ζ, τα άτομα θα μετακινηθούν από τους κάθετους άξονες σε οριζόντιους κ.λπ., και δεδομένου ότι ο χρόνος κύκλου είναι μεγάλος σε σύγκριση με τ, σε κάθε δεδομένη στιγμή ακριβώς η κατανομή των ατόμων κατά μήκος των τριών οι άξονες θα έχουν χρόνο να καθοριστούν.που αντιστοιχεί καλύτερα στο μέγεθος και το πρόσημο της τάσης.

Όπως ήδη γνωρίζουμε, σε αυτές τις δύο ακραίες περιπτώσεις δεν υπάρχει εσωτερική τριβή. Θα φτάσει στο μέγιστο σε μια συχνότητα ταλάντωσης που πληροί τη συνθήκη ωτ р = 1, και το τ р εδώ είναι κοντά σε τιμή στο τ - το χρόνο του άλματος διάχυσης. Εξάλλου, δεν είναι τόσο σημαντικό ποια ακριβώς είναι η κινητήρια δύναμη πίσω από τα άλματα - η διαφορά στη συγκέντρωση ατόμων άνθρακα σε διαφορετικά σημεία, όπως με τη συνηθισμένη διάχυση ή μια περιοδικά μεταβαλλόμενη εξωτερική τάση, όπως στο παράδειγμά μας.

Τώρα, μετρώντας τη συχνότητα ω, στην οποία η εσωτερική τριβή φτάνει στο μέγιστο, και την περίοδο του πλέγματος a, μπορούμε εύκολα να προσδιορίσουμε τον συντελεστή D.

Είναι ενδιαφέρον ότι η μέγιστη εσωτερική τριβή που προκαλείται από τη διαδικασία που εξετάζεται σε θερμοκρασία δωματίου ανιχνεύεται σε συχνότητα περίπου 1 Hz, η οποία είναι πολύ βολική για μετρήσεις. Αλλά γενικά, μπορούμε να αλλάξουμε τόσο τη συχνότητα ταλάντωσης όσο και τη θερμοκρασία του δείγματος κατά την κρίση μας. Αυτό καθιστά δυνατό να βρούμε την ενέργεια ενεργοποίησης της διαδικασίας διάχυσης που μας ενδιαφέρει. Για παράδειγμα, στη θερμοκρασία T 1, σύμφωνα με την εξίσωση Arrhenius, ο συντελεστής διάχυσης είναι ίσος με D 1 και ο χρόνος άλματος (σύμφωνα με τον τύπο του Αϊνστάιν) είναι τ 1. Εάν σε αυτή τη θερμοκρασία αλλάξουμε ομαλά τη συχνότητα ταλάντωσης ω, τότε η εσωτερική τριβή θα φτάσει στο μέγιστο στο ω 1 = 1/τ 1. Στη θερμοκρασία T 2 το μέγιστο θα εμφανίζεται σε διαφορετική συχνότητα ω 2, αφού ο συντελεστής διάχυσης σε αυτή τη θερμοκρασία είναι ίσος με D 2 και ο χρόνος άλματος είναι τ 2. Έτσι παίρνουμε πάλι δύο εξισώσεις Arrhenius με δύο άγνωστους D 0 και Q. Τα υπόλοιπα είναι θέμα τεχνολογίας.

Οπότε ολοκληρώσαμε αυτό που είναι ίσως το πιο βαρετό τμήμα του βιβλίου. Από εδώ και πέρα, ελπίζουμε ότι τα πράγματα θα είναι πιο διασκεδαστικά. Στα Τετράδια είναι γραμμένο: «Δεν μπορείτε καν να φανταστείτε πόσο βαρετός και βαρετός μπορώ να είμαι». Εάν ο αναγνώστης χαμογελάσει σε αυτό το αστείο του Ilfov, τότε οι συγγραφείς μπορούν να συγχαρούν τον εαυτό τους. Αν πει, «Αυτό είναι», τότε θα πρέπει να συμπονέσουν τον εαυτό τους.

Ρύζι. 9. Τετραγωνικό κρυσταλλικό στοιχείο

Σε υψηλούς βαθμούς υπερψύξης, η θερμοδυναμική αστάθεια του ωστενίτη αυξάνεται και ο ρυθμός διάχυσης του άνθρακα μειώνεται απότομα. Σε αυτή την περίπτωση, εμφανίζεται ένας μετασχηματισμός του ωστενίτη χωρίς διάχυση: το πλέγμα fcc του ωστενίτη ανακατασκευάζεται σε ένα πλέγμα bcc με διάτμηση, στο οποίο τα άτομα σιδήρου μετακινούνται σε αποστάσεις μικρότερες από τις διατομικές. Όλος ο άνθρακας που είχε προηγουμένως διαλυθεί στο πλέγμα ωστενίτη παραμένει στο πλέγμα φερρίτη παρά το γεγονός ότι η συγκέντρωση άνθρακα ισορροπίας στον φερρίτη δεν υπερβαίνει το 0,01% σε θερμοκρασία δωματίου. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα υπερκορεσμένο στερεό διάλυμα διάμεσου άνθρακα σε α-σίδηρο, το οποίο ονομάζεται μαρτενσίτης. Η ποσότητα άνθρακα στο πλέγμα μαρτενσίτη είναι πολύ μεγαλύτερη από ό,τι στην κατάσταση ισορροπίας, επομένως παραμορφώνεται πολύ και αντί για κυβικό παίρνει τετραγωνικό σχήμα. Ο λόγος των περιόδων του πλέγματος μαρτενσιτών, δηλ. ο βαθμός τετραγωνικότητας διαφέρει σημαντικά από την ενότητα (c/a > 1). Όσο περισσότερος άνθρακας, τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός τετραγωνικότητας του μαρτενσίτη (Εικ. 9).

Ο μαρτενσίτης έχει υψηλή σκληρότητα (έως 65 HRC). Η υψηλή σκληρότητα του μαρτενσίτη οφείλεται, πρώτον, σε παραμορφώσεις του κρυσταλλικού πλέγματος και αντίστοιχα μεγάλες εσωτερικές τάσεις που καθορίζονται από τον διαλυμένο άνθρακα. Και, δεύτερον, η εμφάνιση σκλήρυνσης φάσης λόγω αύξησης του όγκου κατά τη μετατροπή του ωστενίτη σε μαρτενσίτη (η πυκνότητα πλήρωσης του πλέγματος fcc είναι μεγαλύτερη από bcc), με αποτέλεσμα η πυκνότητα εξάρθρωσης στον μαρτενσίτη να φτάνει στο επίπεδο του η πυκνότητα εξάρθρωσης του ψυχρού παραμορφωμένου χάλυβα και είναι ίση με 10 10 –10 12 cm -2 .

Ο ρυθμός σχηματισμού κρυστάλλων μαρτενσίτη είναι πολύ υψηλός και φτάνει τα 1000 m/s. Κατά την αναδιάταξη γ→α, τα άτομα σιδήρου μετατοπίζονται με τάξη, σε αυστηρά καθορισμένες κρυσταλλογραφικές κατευθύνσεις. Επιπλέον, διατηρείται το κοινό συζυγικό επίπεδο των γ και α-δικτυωμάτων του Fe, δηλ. το όριο μεταξύ των φάσεων είναι συνεκτικό. Επομένως, το κρυσταλλικό πλέγμα της νέας φάσης μαρτενσίτη είναι φυσικά προσανατολισμένο σε σχέση με την αρχική φάση - ωστενίτη, και σε σχέση με τον εαυτό του. Οι επόμενες βελόνες μαρτενσίτη σχηματίζονται υπό γωνία 60°, 120° ή 180° ως προς τις προηγούμενες και περιορίζονται από τα μεγέθη τους. Η κατεύθυνση της διεργασίας και η διαφορά στους συγκεκριμένους όγκους των φάσεων (ωστενίτης και μαρτενσίτης) οδηγούν στο γεγονός ότι ο ωστενίτης πέφτει σε κλειστές περιοχές μεταξύ των βελόνων μαρτενσίτη, υφίσταται θλιπτική πίεση, σκληραίνει και σταθεροποιείται. Έτσι, μια ορισμένη ποσότητα μη μετασχηματισμένου, «υπολειμματικού ωστενίτη» διατηρείται πάντα στον χάλυβα και το τέλος του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού (Mk) θεωρείται υπό όρους. Ο μαρτενσιτικός μετασχηματισμός είναι πολύ ευαίσθητος στην καταπόνηση και η παραμόρφωση του ωστενίτη μπορεί να προκαλέσει μετασχηματισμούς ακόμη και σε θερμοκρασίες πάνω από Mn (σχηματίζεται στέλεχος μαρτενσίτης).

Ο μαρτενσίτης, κατά κανόνα, σχηματίζεται αθερμικά, δηλ. με συνεχή ψύξη. Η καθυστερημένη ψύξη σε θερμοκρασία πάνω από τη θερμοκρασία του τέλους του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού οδηγεί σε σταθεροποίηση του ωστενίτη και κατά την επακόλουθη ψύξη ο μετασχηματισμός του παρεμποδίζεται και προχωρά με μικρότερη ένταση και πληρότητα. Σε αυτή την περίπτωση, η ποσότητα του κατακρατούμενου ωστενίτη αυξάνεται, κάτι που είναι ανεπιθύμητο, καθώς αυτό οδηγεί σε ετερογένεια των ιδιοτήτων στη διατομή και αλλαγές στις διαστάσεις των εξαρτημάτων.

Η θέση των σημείων Mn και Mk δεν εξαρτάται από τον ρυθμό ψύξης, αλλά εξαρτάται από την περιεκτικότητα του χάλυβα σε άνθρακα (Εικ. 10). Εάν η περιεκτικότητα σε άνθρακα στον χάλυβα υπερβαίνει το 0,6%, τότε το Mk βρίσκεται στην περιοχή των αρνητικών θερμοκρασιών. Σε αυτή την περίπτωση, για να ληφθεί η μέγιστη ποσότητα μαρτενσίτη, είναι απαραίτητο να γίνει και ψυχρή επεξεργασία μετά από σβήσιμο σε νερό σε θερμοκρασία δωματίου.

Οι κρύσταλλοι, ανάλογα με τη σύνθεση του κράματος, άρα και τη θερμοκρασία σχηματισμού, μπορούν να έχουν διαφορετικές μορφολογίες. Υπάρχουν δύο τύποι μαρτενσίτη: ο ελασματοειδής (βελονοειδής) και ο συσκευασμένος (πηχάκι) (Εικ. 11). Ο μαρτενσίτης σε φύλλα σχηματίζεται σε χάλυβες υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα με χαμηλές τιμές Mn και Mk. Στην περίπτωση αυτή, οι ίδιοι οι κρύσταλλοι μαρτενσίτη είναι πλάκες σε σχήμα φακού, οι οποίες στο επίπεδο του γυαλισμένου τμήματος μοιάζουν με βελόνες. Ο μαρτενσίτης πακέτων (πηχάκι) είναι χαρακτηριστικός για χάλυβες χαμηλού και μεσαίου άνθρακα, καθώς και για δομικούς κραματοποιημένους χάλυβες. Σε αυτή την περίπτωση, οι κρύσταλλοι μαρτενσίτη έχουν τη μορφή λεπτών πηχάκια, επιμήκεις προς μία κατεύθυνση (Εικ. 11, β) και συνδυασμένα σε πακέτα.

Ρύζι. 10. Επίδραση της περιεκτικότητας σε άνθρακα στον χάλυβα στη θερμοκρασία της αρχής Mn και του τέλους Mk του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού

Ρύζι. 11. Σχέδιο σχηματισμού ελασματοειδούς (βελονοειδούς) (α) και πακέτου (latt) (β) μαρτενσίτη

Τα μεγέθη κρυστάλλων οποιασδήποτε μορφολογίας μαρτενσίτη καθορίζονται από το μέγεθος του αρχικού κόκκου ωστενίτη. Όσο μεγαλύτερος είναι ο κόκκος ωστενίτη, τόσο μεγαλύτεροι είναι. Η πρώτη πλάκα μαρτενσίτη έχει έκταση που αντιστοιχεί στο εγκάρσιο μέγεθος του κόκκου ωστενίτη. Οι κρύσταλλοι που σχηματίζονται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες έχουν μικρότερη έκταση (Εικ. 11, α).

Έτσι, τα χαρακτηριστικά του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού είναι η φύση του χωρίς διάχυση, ο προσανατολισμός της διεργασίας και για τους χάλυβες επίσης η αθερμική κινητική του σχηματισμού μαρτενσίτη.

Χαρακτηριστικό γνώρισμα του μαρτενσίτη είναι η υψηλή σκληρότητα και αντοχή του, οι τιμές των οποίων αυξάνονται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε άνθρακα στον μαρτενσίτη. Η αντοχή σε εφελκυσμό του μαρτενσίτη χαμηλού άνθρακα (0,025% C) είναι 1000 MPa και ο μαρτενσίτης που περιέχει 0,6–0,7% C έχει αντοχή εφελκυσμού 2.600–2.700 MPa. Ωστόσο, καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα του μαρτενσίτη σε άνθρακα, αυξάνεται και η τάση του για εύθραυστη θραύση. Ο μαρτενσίτης που περιέχει περισσότερο από 0,35–0,4% C έχει χαμηλή αντίσταση στην έναρξη και διάδοση της ρωγμής, καθώς και χαμηλές τιμές αντοχής σε θραύση KIс.

Η αύξηση του ειδικού όγκου κατά το σχηματισμό του μαρτενσίτη είναι ένας από τους κύριους λόγους για την εμφάνιση μεγάλων εσωτερικών τάσεων κατά την απόσβεση, που προκαλούν παραμόρφωση και παραμόρφωση των προϊόντων, καθώς και εμφάνιση ρωγμών απόσβεσης.

Ο ενδιάμεσος (μπαινίτης) μετασχηματισμός του ωστενίτη λαμβάνει χώρα μέσω ενός μικτού μηχανισμού και έχει τα κινητικά χαρακτηριστικά του περλίτη διάχυσης και των μετασχηματισμών μαρτενσίτη χωρίς διάχυση. Η μελέτη του μετασχηματισμού μπαινίτη δεν περιλαμβάνεται σε αυτό το πρόγραμμα.

Μετασχηματισμός του ωστενίτη κατά τη συνεχή ψύξη.

Η επίδραση της συνεχούς ψύξης στον μετασχηματισμό του ωστενίτη μπορεί να εντοπιστεί με την υπέρθεση των καμπυλών ψύξης στο διάγραμμα ισοθερμικής αποσύνθεσης του ωστενίτη (Εικ. 12). Από την εξέταση αυτών των εξαρτήσεων, είναι σαφές ότι με την αύξηση του ρυθμού ψύξης, ο βαθμός υπερψύξης του ωστενίτη αυξάνεται και, κατά συνέπεια, αυξάνεται η διασπορά της δομής φερρίτη-τσιμενίτη.

Μπορούμε να υποθέσουμε ότι σε χαμηλό ρυθμό ψύξης v1 σχηματίζεται μια δομή περλίτη, σε υψηλότερο ρυθμό v2 σχηματίζεται μια δομή σορβιτόλης και σε ακόμη υψηλότερο ρυθμό σχηματίζεται μια δομή τρωστίτη. Κατά τη συνεχή ψύξη του ανθρακούχου χάλυβα συνήθως δεν σχηματίζεται μια μπαϊντική δομή. Σε πολύ υψηλούς ρυθμούς ψύξης (vR, v5), όλος ο ωστενίτης υπερψύχεται στο σημείο Mn και μετατρέπεται σε μαρτενσίτη. Ο ελάχιστος ρυθμός ψύξης με τον οποίο όλος ο ωστενίτης που υπερψύχεται σε Mn μετατρέπεται σε μαρτενσίτη ονομάζεται κρίσιμος ρυθμός σβέσης (vR). Ο ενδιάμεσος ρυθμός ψύξης v4 αντιστοιχεί στον σχηματισμό της δομής τρωστίτη + μαρτενσίτης. Όταν διασταυρωθεί η πρώτη καμπύλη σχήματος C, η αποσύνθεση του ωστενίτη σε τρωστίτη αρχίζει, αλλά δεν τελειώνει, επειδή η καμπύλη ψύξης δεν τέμνει τη δεύτερη καμπύλη σχήματος C. Το υπόλοιπο τμήμα του ωστενίτη υφίσταται μαρτενσιτικό μετασχηματισμό κάτω από το Mn.

Ρύζι. 12. Επικάλυψη καμπυλών ψύξης σε διάγραμμα ισοθερμικής αποσύνθεσης.

Μεταμορφώσεις κατά τη διάρκεια των διακοπών.

Οι δομές σκλήρυνσης χωρίς ισορροπία ο μαρτενσίτης και ο υπολειπόμενος ωστενίτης τείνουν να μετακινούνται σε πιο σταθερή κατάσταση. Αυτή η μετάβαση συμβαίνει με διάχυση. Επομένως, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία σκλήρυνσης, τόσο πιο έντονες συμβαίνουν οι διαδικασίες αποσύνθεσης των δομών που δεν βρίσκονται σε ισορροπία. Η αποσύνθεση του μαρτενσίτη συμβαίνει σε διάφορα στάδια. Όταν θερμαίνεται στους 2000C, η διάχυση του άνθρακα από το υπερκορεσμένο πλέγμα μαρτενσίτη μόλις αρχίζει και ε-καρβίδια (FexC), πολλά ατομικά στρώματα πάχους, τα οποία δεν διαφοροποιούνται σε οπτικό μικροσκόπιο, σχηματίζονται κατά μήκος των ορίων των κρυστάλλων μαρτενσίτη. Ο βαθμός τετραγωνικότητας του πλέγματος μαρτενσίτη και οι παραμένουσες τάσεις μειώνονται. Αυτή η δομή ονομάζεται σκληρυμένος μαρτενσίτης.

Όταν θερμαίνεται στους 350 0 C, η διάχυση του άνθρακα εμφανίζεται πιο έντονα, το ε-καρβίδιο προσκολλά τον άνθρακα που λείπει και μετατρέπεται σε τσιμεντίτη (Fe3C). Ταυτόχρονα, γίνεται ο μετασχηματισμός του υπολειμματικού ωστενίτη σε σκληρυμένο μαρτενσίτη και αυτός, όπως ο σβησμένος μαρτενσίτης, αποσυντίθεται σε μίγμα φερρίτη-τσιμεντίτου. Η θέρμανση στους 450 0 C οδηγεί σε σφαιροποίηση του τσιμενίτη και ολοκλήρωση της διάχυσης της περίσσειας άνθρακα. Σχηματίζεται μια δομή που αποτελείται από φερρίτη και λεπτώς διασκορπισμένο τσιμεντίτη, που ονομάζεται τρωστίτης μετριασμού.

Εικ. 13. Διάγραμμα που δείχνει την επίδραση του βάθους σβέσης στις μηχανικές ιδιότητες του σβησμένου και σκληρυμένου χάλυβα.

Η θέρμανση πάνω από 4500C (έως 6500C) οδηγεί σε αλλαγή της μορφολογίας των φάσεων. Οι κόκκοι φερρίτη και τσιμεντίτης γίνονται πιο χονδροειδείς και λαμβάνει χώρα πρόσθετη σφαιροποίηση των εγκλεισμάτων καρβιδίου. Η κινητήρια δύναμη αυτών των διεργασιών είναι η μείωση της ελεύθερης ενέργειας του συστήματος λόγω της μείωσης της επιφανειακής ενέργειας· αυτή η δομή ονομάζεται σορβιτόλη μετριασμού.

Τα μείγματα φερρίτη-τσιμεντίτου κοκκώδους δομής, με την ίδια σκληρότητα, έχουν υψηλότερες τιμές αντοχής διαρροής, σχετικής επιμήκυνσης και συντελεστή αντοχής κρούσης (Εικ. 13.) από τις ελασώδεις δομές που λαμβάνονται μετά από σκλήρυνση ή ανόπτηση. Η αντοχή κρούσης αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας σκλήρυνσης, αλλά υπάρχουν δύο κλίμακες θερμοκρασίας σκλήρυνσης. Στα οποία η αντοχή στην κρούση μειώνεται αισθητά: 250-3500C και 550-6000C. Μια μείωση του συντελεστή αντοχής κρούσης στις καθορισμένες θερμοκρασίες σκλήρυνσης ονομάζεται ευθραυστότητα σκλήρυνσης του πρώτου και του δεύτερου τύπου (βλ. Εικ. 14).

Εικ. 14. Η επίδραση της θερμοκρασίας σκλήρυνσης και του ρυθμού ψύξης στην αντοχή σε κρούση των δομικών χάλυβων (1-ταχεία ψύξη, 2-αργή ψύξη).

Η ευθραυστότητα της ιδιοσυγκρασίας τύπου Ι (μη αναστρέψιμη) δεν εξαλείφεται με επαναλαμβανόμενο σκλήρυνση, επομένως η σκλήρυνση θα πρέπει να αποφεύγεται σε θερμοκρασίες στις οποίες αναπτύσσεται. Η ευθραυστότητα τύπου Ι παρατηρείται σε όλους τους δομικούς χάλυβες, ανεξάρτητα από το βαθμό κράματος.

Η φύση της ευθραυστότητας τύπου Ι δεν είναι αρκετά σαφής. Πιθανοί λόγοι μπορεί να είναι: απώλεια του ιξώδους συστατικού του ωστενίτη (A→Motn), η παρουσία εγκλεισμάτων τσιμεντίτου σε σχήμα ελασματοειδούς, ανομοιόμορφη αποσύνθεση μαρτενσίτη.

Η ευθραυστότητα τύπου II (αναστρέψιμη) παρατηρείται σε κραματοποιημένους χάλυβες κατά την αργή ψύξη. Η αιτία του θεωρείται ότι είναι η απελευθέρωση διάσπαρτων φάσεων στοιχείων κράματος κατά μήκος των ορίων της α-φάσης και η διάχυση του φωσφόρου στα όρια των κόκκων. Η ευθραυστότητα τύπου II μπορεί να αποφευχθεί με επιταχυνόμενη ψύξη σε λάδι ή νερό μετά το σκλήρυνση. Ένας εναλλακτικός τρόπος είναι η μικροκράμα με μολυβδαίνιο ή βολφράμιο, τα οποία δεσμεύουν τα στοιχεία κράματος, εμποδίζοντάς τα να απελευθερωθούν με τη μορφή εύθραυστων σωματιδίων κατά μήκος των ορίων των κόκκων.

Πρακτική θερμικής επεξεργασίας.

Η θερμοκρασία θέρμανσης για σκλήρυνση για τις περισσότερες ποιότητες χάλυβα καθορίζεται από τη θέση των κρίσιμων σημείων Α1 και Α3. Οι ανθρακούχοι υποευτεκτοειδείς χάλυβες θερμαίνονται 30-50 0 C πάνω από το Ac3, μια τέτοια σκλήρυνση ονομάζεται πλήρης. Ανθρακούχα χάλυβες με περιεκτικότητα σε άνθρακα μεγαλύτερη από 0,8% υποβάλλονται σε ατελή σκλήρυνση, δηλ. θερμαίνεται στους 30-50 0C πάνω από το Ac1 (για περισσότερες λεπτομέρειες, δείτε τις οδηγίες για την εργαστηριακή εργασία «Σκληρυνόμενοι χάλυβες»). Οι υπερευτεκτοειδείς χάλυβες δεν μπορούν να σκληρυνθούν σε κατάσταση ισορροπίας· απαιτούν προκαταρκτική θερμική επεξεργασία: τουλάχιστον, κανονικοποίηση, προκειμένου να εξαλειφθεί ο όγκος του δικτύου δευτερογενούς τσιμενίτη ή σφαιροειδής ανόπτηση, προκειμένου να σχηματιστούν καρβίδια κοκκώδους μορφής.

Η συνολική διάρκεια θέρμανσης για σκλήρυνση είναι το άθροισμα του χρόνου θέρμανσης, ο οποίος εξαρτάται από το σχήμα και το μέγεθος των προϊόντων και τον χρόνο που απαιτείται για την ολοκλήρωση των μετασχηματισμών φάσης. Για εξαρτήματα με πολύπλοκα σχήματα και μεγάλες διατομές, για την αποφυγή παραμόρφωσης, συνιστάται η σταδιακή θέρμανση. Η ψύξη σε ταχύτητα μεγαλύτερη από την κρίσιμη εξασφαλίζεται με τη χρήση ειδικών ψυκτικών: νερό, λάδια, υδατικά διαλύματα αλάτων, αλκάλια.

Σκληρυνσιμότητα των χάλυβων - η ικανότητα των χάλυβων να αυξάνουν τη σκληρότητα ως αποτέλεσμα της σκλήρυνσης, εξαρτάται κυρίως από την περιεκτικότητα του χάλυβα σε άνθρακα. Όσο περισσότερος άνθρακας στον μαρτενσίτη, τόσο μεγαλύτερη είναι η σκληρότητά του.

Σκληρυνσιμότητα - η ικανότητα του χάλυβα να αποκτά τη δομή ενός σκληρυμένου στρώματος σε ένα ορισμένο βάθος. Η σκληρυνσιμότητα καθορίζεται από τον κρίσιμο ρυθμό ψύξης. Όσο χαμηλότερος είναι ο κρίσιμος ρυθμός σβέσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η σκληρυνσιμότητα του χάλυβα. Εάν ο πραγματικός ρυθμός ψύξης στον πυρήνα του προϊόντος είναι μικρότερος από τον κρίσιμο ρυθμό σβέσης, τότε η διάχυση αποσύνθεσης του ωστενίτη σε ένα μίγμα φερρίτη-καρβιδίου φυλλωτή δομή θα συμβεί στον πυρήνα και η σκληρυνσιμότητα δεν θα είναι πλήρης. Το βάθος της σκληρυμένης ζώνης λαμβάνεται ως η απόσταση από την επιφάνεια σε βάθος έως το δομικό στρώμα που περιέχει τουλάχιστον 50% μαρτενσίτη.

Μέθοδοι σκλήρυνσης χάλυβα.

Κατά τη σκλήρυνση προϊόντων, υπάρχει κίνδυνος παραμορφώσεων και ρωγμών ως αποτέλεσμα εσωτερικών καταπονήσεων. Το μέγεθος των τάσεων απόσβεσης καθορίζεται από το σχήμα των προϊόντων και την περιεκτικότητα σε άνθρακα στον χάλυβα. Όσο μεγαλύτερες είναι οι διαφορές στις διατομές ενός εξαρτήματος, τόσο μεγαλύτερες είναι οι εσωτερικές τάσεις που προκύπτουν σε αυτό κατά την ψύξη. Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα στον χάλυβα, όσο μεγαλύτερες είναι οι ογκομετρικές αλλαγές κατά τη μετατροπή φάσης και όσο χαμηλότερο είναι το εύρος θερμοκρασίας του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού, τόσο πιο προσεκτικά πρέπει να επιλέγονται οι συνθήκες ψύξης κατά τη διάρκεια της απόσβεσης.

Ρύζι. 15. Καμπύλες ψύξης για διάφορες μεθόδους σβέσης.

Η σκλήρυνση σε ένα ψυγείο (καμπύλη V1) είναι η απλούστερη και πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος σκλήρυνσης, αλλά ισχύει μόνο για προϊόντα απλού σχήματος.

Η σκλήρυνση με διπλά μέσα (καμπύλη V2) χρησιμοποιείται συνήθως για εργαλεία κατασκευασμένα από χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Η πρώτη ψύξη πραγματοποιείται σε νερό και στη συνέχεια το τμήμα μεταφέρεται σε λάδι και στο εύρος μαρτενσιτικού μετασχηματισμού το τμήμα ψύχεται πιο αργά, γεγονός που βοηθά στη μείωση των εσωτερικών τάσεων.

Η ισοθερμική σκλήρυνση (καμπύλη V3) περιλαμβάνει ισοθερμική αποσύνθεση του ωστενίτη σε θερμοκρασία λίγο πάνω από το Mn. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται μια κατώτερη δομή μπαινίτη, η οποία, με επαρκή αντοχή, έχει αυξημένο ιξώδες.

Η σταδιακή σκλήρυνση (καμπύλη V4) περιλαμβάνει ψύξη και έκθεση σε περιβάλλον με θερμοκρασία ελαφρώς μεγαλύτερη από Mn. Αυτή τη στιγμή, το τμήμα αποκτά τη θερμοκρασία του λουτρού σβέσης σε όλα τα σημεία του τμήματος, δηλ. η διαβάθμιση θερμοκρασίας σε όλη τη διατομή του προϊόντος μειώνεται. Ακολουθεί τελική αργή ψύξη, κατά την οποία λαμβάνει χώρα η μετατροπή του ωστενίτη σε μαρτενσίτη. Αυτή η μέθοδος σκλήρυνσης μειώνει τις εσωτερικές τάσεις, αυξάνει τη σκληρυνσιμότητα και μειώνει την πιθανότητα σκληρυντικών παραμορφώσεων.

Η σκλήρυνση σε θερμά περιβάλλοντα (V5) συνεπάγεται ακριβή διατήρηση των διαστάσεων του προϊόντος (για παράδειγμα, το βήμα του νήματος), η οποία επιτυγχάνεται με τη διατήρηση των προϊόντων σε θερμοκρασία κάτω από το Mn. Στην περίπτωση αυτή, ο ωστενίτης σταθεροποιείται μερικώς και μετά την τελική ψύξη η ποσότητα του αυξάνεται σε σύγκριση με τη συνεχή ψύξη.

Χαρακτηριστικά θερμικής επεξεργασίας κραματοποιημένων χάλυβων.

Οι ομάδες LE Ni - Mn, Co, C, N χαμηλώνουν τα κρίσιμα σημεία Ac1 και Ac3.

Οι ομάδες LE Cr - Cr, W, V, Mo, Ti, Nb, Zr αυξάνουν αυτά τα κρίσιμα σημεία.

Επομένως, για τους κραματοποιημένους χάλυβες, οι θερμοκρασίες θέρμανσης για θερμική επεξεργασία βρίσκονται μόνο από βιβλία αναφοράς!

Επίδραση του LE στην κινητική της αποσύνθεσης ωστενίτη.

Η κινητική της αποσύνθεσης του ωστενίτη καθορίζει τη συμπεριφορά του χάλυβα κατά τη θερμική επεξεργασία. Τα στοιχεία κράματος επιβραδύνουν την αποσύνθεση διάχυσης του ωστενίτη και καθυστερούν τον μετασχηματισμό χωρίς διάχυση.

Στοιχεία που διαλύονται σε φερρίτη ή τσιμεντίτη και δεν σχηματίζουν ειδικά καρβίδια, εκτός από το Co, έχουν μόνο ποσοτική επίδραση στις διαδικασίες μετασχηματισμού (Ni, Si, Cu, Al, Mn), δηλ. μετατοπίστε τις καμπύλες σχήματος S προς τα δεξιά κατά μήκος της κλίμακας χρόνου. Εξαιτίας αυτού, ο κρίσιμος ρυθμός σκλήρυνσης μειώνεται, οι θερμικές τάσεις μειώνονται και η σκληρυνσιμότητα των χάλυβα αυξάνεται. Η διάχυση αποσύνθεσης του ωστενίτη επιβραδύνεται ιδιαίτερα από τα Mo, Cr και Mn. Τα στοιχεία που σχηματίζουν καρβίδιο (εκτός από το Mn) έχουν, εκτός από ποσοτική επίδραση, και ποιοτική επίδραση. Διαχωρίζουν τους μετασχηματισμούς περλίτη και μπαινίτη στην κλίμακα Τ, αλλάζοντας την εμφάνιση των καμπυλών σε σχήμα S. Για παράδειγμα, σε ανοξείδωτους χάλυβες με 14% Cr δεν υπάρχει καθόλου ενδιάμεσος μετασχηματισμός (Εικ. 16), και σε σύνθετους κραματοποιημένους δομικούς χάλυβες 0,3% C με Cr, W ή Mo, Ni ή Mn δεν υπάρχει περλιτικός μετασχηματισμός. Για χάλυβες εργαλείων υψηλής κραματοποίησης 0,9% C που περιέχουν Cr, W και V, οι καμπύλες σχήματος S μοιάζουν με το σχήμα 17.

Εικ. 16. Διάγραμμα ισόθερμου μετασχηματισμού υπερψυκτικού ωστενίτη για χάλυβες υψηλής αντοχής στη διάβρωση.

Εικόνα 17. Διάγραμμα του ισοθερμικού μετασχηματισμού υπερψυκτικού ωστενίτη για εργαλειακούς χάλυβες υψηλής κραματοποίησης.

Τα στοιχεία κράματος δεν επηρεάζουν την κινητική του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού. Η επιρροή τους επηρεάζει τη θέση του εύρους θερμοκρασίας του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού.

Si – δεν αλλάζει τη θερμοκρασία της αρχής και του τέλους του μετασχηματισμού Μ.

Τα Al και Co αυξάνουν τη θερμοκρασία στην οποία αρχίζει ο μαρτενσιτικός μετασχηματισμός και έτσι βοηθούν στη μείωση της ποσότητας του κατακρατούμενου ωστενίτη.

Όλα τα άλλα LE μετατοπίζουν το μαρτενσιτικό διάστημα στην περιοχή των αρνητικών θερμοκρασιών και αυξάνουν την ποσότητα του κατακρατούμενου ωστενίτη.

Στην πράξη, ο ακόλουθος τύπος υπολογισμού χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του Mn:

Mn =560 –320(%C) – 50(%Mn)- 30(%Cr) –20(%Ni+Mo).

Για παράδειγμα, για χάλυβα Hatfield G13: Mn =560 –320-50*13=-4100C.

Επομένως, μετά την απόσβεση, η ωστενιτική κατάσταση σταθεροποιείται. Αυτός ο ωστενίτης έχει ενδιαφέρουσες ιδιότητες - είναι μαλακός, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να συνθλίψει πέτρες, επειδή... Κατά την κρούση, σχηματίζεται στέλεχος μαρτενσίτης.

Ανάλογα με τη θέση του μαρτενσιτικού διαστήματος και τις καμπύλες σχήματος S για κραματοποιημένους χάλυβες, είναι δυνατές τρεις παραλλαγές μετασχηματισμών κατά την ψύξη στον αέρα μετά τη θέρμανση για σβέση (Εικ. 18.)

Ρύζι. 18. Διαγράμματα ισοθερμικού μετασχηματισμού υπερψυκτικού ωστενίτη για κραματοποιημένους χάλυβες και καμπύλες ψύξης στον αέρα που απεικονίζονται σε αυτά.

Οι κραματοποιημένοι χάλυβες σε κανονικοποιημένη κατάσταση χωρίζονται σε 3 κατηγορίες:

1. Περλιτικό (Εικ. 18.γ)
2. Μαρτενσιτικό (Εικ. 18.β)
3. Ωστενιτικό (Εικ. 18.α)

Πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή η ταξινόμηση είναι αρκετά αυθαίρετη και ισχύει για δείγματα μικρού μεγέθους.

VI. Ενότητα 6
Ειδικοί χάλυβες. σύνθετα υλικά. Πολυμερή υλικά

-- [ Σελίδα 2 ] --

ανώτατο όριο. Ένα προφίλ μπλοκ με τη μορφή συνάρτησης Cauchy, όπως σημειώθηκε παραπάνω, έχει συντελεστές Fourier Ck e kz, έτσι ώστε το Ck z 2 e kz, δηλ. το Ck μειώνεται μονότονα με την αύξηση του k.

Ένας πιο εύλογος τύπος για το προφίλ μπλοκ λαμβάνεται με την υπόθεση ότι αυτό το προφίλ είναι μια συνέλιξη της συνάρτησης Cauchy και ενός Gaussian με παραμέτρους πλάτους που δεν εξαρτώνται από το διάνυσμα περίθλασης ή ποικίλλουν ως 1 cos στη γωνία 2. Σε αυτήν την περίπτωση , Ck θα είναι

–  –  –

αναπόσπαστα πλάτη Cauchy και Gauss των φυσικών προφίλ της «πρώτης» και της «δεύτερης» τάξεων ανάκλασης, αντίστοιχα.

Με βάση τα παραπάνω, φτάνουμε στο σύστημα των εξισώσεων

–  –  –

γωνιακή διεύρυνση των γραμμών σε διεύρυνση κατά μήκος της συντεταγμένης y, 201, 2 02 – κέντρα βάρους των γραμμών της «πρώτης» και της «δεύτερης» (ακριβέστερα, l-ης) τάξεων ανάκλασης, d1 d 2 - λόγος διαεπίπεδων αποστάσεων για τις γραμμές της πρώτης και της δεύτερης σειράς.

–  –  –

Από τα παρουσιαζόμενα δεδομένα είναι σαφές ότι και τα δύο στελέχη και 1 αυξάνονται με την αύξηση της διάρκειας ενεργοποίησης, ενώ το μέσο μέγεθος της συνεκτικής περιοχής σκέδασης μειώνεται, υποδεικνύοντας μια αυξανόμενη διαταραχή της δομής -Cr.

Έτσι, με την αύξηση της διάρκειας της μηχανικής επεξεργασίας του μίγματος χρωμίου-άνθρακα, η ελαττωματικότητα του κρυσταλλικού πλέγματος –Cr αυξάνεται.

Σε αυτή την περίπτωση, η πλήρης φυσική διεύρυνση των γραμμών περίθλασης μεγαλώνει με γωνία 2 πιο γρήγορα από το μαύρισμα, γεγονός που αποκλείει τη δυνατότητα παραδοσιακής ανάλυσης της λεπτής κρυσταλλικής δομής. Από αυτή την άποψη, εφαρμόστηκε μια βελτιωμένη τεχνική ανάλυσης, η οποία καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό δύο και δύο παραμέτρων παραμόρφωσης, 1. Εάν η μικροπαραμόρφωση του ομογενούς μπλοκ D,D vol περιοχής χρονολογεί τη συμβολή στη διεύρυνση ανάλογη με το tg, τότε

–  –  –

όπου ao είναι η περίοδος πλέγματος του -Fe, τα ao, a και c μετρώνται σε angstroms, το p είναι το ποσοστό βάρους του άνθρακα στον μαρτενσίτη.

Στο Σχ. Το Σχήμα 7 δείχνει τα υπολογιζόμενα φάσματα μαρτενσίτη με περιεκτικότητα σε άνθρακα από 2,0 έως 8,5% (στο.) με παραμέτρους διεύρυνσης γραμμής: διάμετρος μπλοκ D = 100, μικροστέλεχος μέσου τετραγώνου ρίζας = 1%. Αυτές οι παράμετροι διεύρυνσης αντιστοιχούν περίπου σε εκείνες που παρατηρήθηκαν πειραματικά κατά τη μηχανική ενεργοποίηση ενός μίγματος Cr-C (Πίνακας 16). Οι περίοδοι ao του πλέγματος bcc σιδήρου και χρωμίου είναι κοντινές και είναι 2,867 και 2,885, αντίστοιχα. Αυτό μας επιτρέπει να ελπίζουμε ότι ακόμη και στην περίπτωση της διάλυσης του άνθρακα στο πλέγμα χρωμίου, οι τύποι του Kurdyumov θα πρέπει να είναι περίπου σωστοί.

–  –  –

Δεδομένου ότι η διαλυτότητα του άνθρακα στο χρώμιο είναι χαμηλή ακόμη και κατά τη μηχανική επεξεργασία του μείγματος τους, ο σχηματισμός καρβιδίου μπορεί να συμβεί μόνο στο όριο της φάσης Cr-C, πιθανώς λόγω της διάχυσης πιο κινητών ατόμων άνθρακα, πρώτα απευθείας στο χρώμιο και μετά στο χρώμιο. μέσω του στρώματος του σχηματισμένου καρβιδίου.

Όπως είναι γνωστό, κατά τη μηχανική ενεργοποίηση σχηματίζεται ένα διασκορπισμένο «ρολό» εναλλασσόμενων συστατικών του μείγματος. Σε αυτή την περίπτωση, υπάρχει ένα όριο στη μηχανική λείανση, δηλ. αραίωση του στρώματος «ρολού».

Συνήθως, το μέγιστο πάχος στρώσης είναι 100-1000. Το μήκος της διαδρομής διάχυσης του άνθρακα μπορεί να εκτιμηθεί χρησιμοποιώντας τον τύπο x 2Dt, (27) διάχυση, t είναι ο μηχανικός χρόνος όπου D D exp(Q / RT) είναι ο συντελεστής κρούσης (όταν συμβαίνει σημαντική θέρμανση, επιταχυνόμενη διάχυση), Q είναι η ενέργεια ενεργοποίησης της διάχυσης, R – καθολική σταθερά αερίου, Do – προεκθετικός παράγοντας.

Λόγω έλλειψης δεδομένων για τη διάχυση του άνθρακα σε καρβίδια χρωμίου, η αξιολόγηση έγινε μόνο για τη διάχυση άνθρακα στο χρώμιο (Do = 8,7 10-3 cm2/s, Q = 110 kJ/mol. Για χρόνο επεξεργασίας 2000 s, το μήκος της διαδρομής διάχυσης x ανάλογα με τη θερμοκρασία που παρουσιάζεται στον Πίνακα 17.

Πίνακας 17. Μήκος της διαδρομής διάχυσης του άνθρακα στο χρώμιο

–  –  –

Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον πίνακα. 18. Θεωρήθηκε ότι μια μακροσκοπικά απαράδεκτη ελαστική παραμόρφωση 2-3% (η οποία, όταν πολλαπλασιαστεί με το συντελεστή Young, υπερβαίνει την ισχύ διαρροής) μπορεί να υπάρξει σε μικροεπίπεδο, δηλαδή σε πολλές διαεπίπεδες αποστάσεις, και η ενέργεια τόσο σημαντικής Οι στατικές μετατοπίσεις των ατόμων μπορούν να εκτιμηθούν στο πλαίσιο της θεωρίας ελαστικότητας.

Πίνακας 18. Εξάρτηση της καταπόνησης ρίζας-μέση τετραγωνική και πυκνότητα χαοτικών εξαρθρώσεων σε -Cr από τη διάρκεια της μηχανικής ενεργοποίησης

–  –  –

όπου G και E είναι η διάτμηση και Young moduli, b είναι το διάνυσμα Burgers, είναι ένας συντελεστής τάξης 1. Η τιμή G b 2 αντιπροσωπεύει την ελαστική ενέργεια ανά μονάδα μήκους της εξάρθρωσης και, όταν πολλαπλασιάζεται με D, δίνει την ενέργεια ανά μονάδα όγκου,

–  –  –

για ενδοκοκκώδη διάχυση, διάχυση κατά μήκος των σωλήνων εξάρθρωσης και των ορίων κόκκων, αντίστοιχα.

Στο D=1012 cm-2, d 4, έχουμε xD 0,001.

Εάν υποθέσουμε ότι τα Q Q 2 και D o Do, μπορούμε να αναμένουμε ότι η συμβολή της διάχυσης κατά μήκος των σωλήνων εξάρθρωσης θα είναι συγκρίσιμη με τη συμβολή της ενδοκοκκιακής διάχυσης ή ακόμη και θα υπερβαίνει την τελευταία. Μια συμβολή παρόμοια με τους σωλήνες εξάρθρωσης γίνεται επίσης από τα όρια των κόκκων υψηλής γωνίας, για τα οποία Q" Q" .

Υπό συνθήκες έντονης πλαστικής παραμόρφωσης, ο κόκκος γίνεται ραφιναρισμένος και το κλάσμα όγκου των ορίων υψηλής γωνίας αυξάνεται. Αν υποθέσουμε ότι το μήκος συνοχής που μετράται με ακτίνες Χ (η διάμετρος του συνεκτικού όγκου σκέδασης, το μέγεθος του υποκόκκου) συμπίπτει με το μέγεθος του κόκκου, τότε στην περίπτωσή μας στο L 100,4, έχουμε xD0,1. Έτσι, στο Q Q 2, η συμβολή της διάχυσης κατά μήκος των ορίων των κόκκων μπορεί να είναι κυρίαρχη.

Όταν η θερμοκρασία αλλάζει με την πάροδο του χρόνου, η διαδρομή διάχυσης του άνθρακα στο χρώμιο (t-time):

–  –  –

όπου D(t) είναι ο συντελεστής διάχυσης που εξαρτάται από το χρόνο και τη θερμοκρασία.

Ολική διαδρομή διάχυσης (λείανση + DTA) L L1 L2, όπου L1 είναι η διαδρομή κατά τη λείανση, L2 είναι η διαδρομή κατά τη διάρκεια DTA.

Η διαδικασία σχηματισμού καρβιδίου μπορεί σχηματικά να απεικονιστεί ως η ανάπτυξη λέξεων διάχυσης από καρβίδια στις διεπαφές Cr/C

–  –  –

Στη διεπιφάνεια της φάσης C/Cr, λαμβάνει χώρα αντιδραστική διάχυση άνθρακα σε χρώμιο. Στην περίπτωση αυτή, όπως φαίνεται στο διάγραμμα, σχηματίζονται στρώματα καρβιδίων Cr1-xCx μεταξύ Cr και C, με την περιεκτικότητα (ατομικό κλάσμα) x άνθρακα στο καρβίδιο να μειώνεται καθώς μετακινείται κανείς από το C στο Cr. Κατά τη διάχυση υπό συνθήκες ισορροπίας, όλα τα καρβίδια χρωμίου που αντιπροσωπεύονται στο διάγραμμα φάσης ισορροπίας Cr–C θα συμμετέχουν στη διαδικασία.

Όπως φαίνεται στην εργασία, το πάχος των στρωμάτων καρβιδίου στο σάντουιτς li αυξάνεται με το χρόνο λείανσης (t) σύμφωνα με το νόμο διάχυσης

–  –  –

όπου AiDixi, Di είναι ο συντελεστής διάχυσης C στο i-ο καρβίδιο, xi είναι το πλάτος της περιοχής συγκέντρωσης ύπαρξης του i-ου καρβιδίου.

Τα παχύτερα στρώματα είναι εκείνα των καρβιδίων που μπορούν περισσότερο να αποκλίνουν από τη στοιχειομετρία και στα οποία ο άνθρακας είναι πιο ευκίνητος. Συνεπώς, το κλάσμα όγκου τέτοιων καρβιδίων θα είναι μέγιστο. Με την εξάντληση των αρχικών αντιδραστηρίων (Cr και C), αυτός ο μηχανισμός ανάπτυξης θα διαταραχθεί και θα ξεκινήσει η ανακατανομή του άνθρακα μεταξύ των καρβιδίων.

Τελικά, σχηματίζεται ένα καρβίδιο, που αντιστοιχεί στη σύνθεση του φορτίου. Σε ένα τύμπανο, κατά τη διάρκεια λείανσης έως και 43 λεπτά, αυτή η περίπτωση πραγματοποιείται. Κατά τη διάχυση της αντίδρασης υπό συνθήκες μύλου, το στρώμα του καρβιδίου Cr7C3 αναπτύσσεται ταχύτερα, αν και το φορτίο αντιστοιχεί στη σύνθεση του Cr3C2.

Υπό πραγματικές συνθήκες λείανσης, τα στρώματα του Cr σε ένα ρολό πλάκας έχουν διαφορετικό πάχος, επομένως η εξάντληση τέτοιων λέξεων, δηλαδή η απορρόφησή τους από τα καρβίδια που έρπουν και στις δύο πλευρές, δεν συμβαίνει ταυτόχρονα.

Επομένως, η εικόνα της κυριαρχίας ενός από τα καρβίδια σε αυτό το στάδιο ανάπτυξης, για παράδειγμα Cr7C3, είναι κάπως θολή.

Για ένα μείγμα Cr–C, όπου οι τιμές σκληρότητας των συστατικών διαφέρουν κατά 2 τάξεις μεγέθους, αυτό δεν αντιστοιχεί στην υπόθεση που έγινε. Ωστόσο, εν όψει της μορφολογίας σε σχήμα ρολού των συσσωματωμένων σωματιδίων, μπορεί να υποτεθεί ότι ο εκθετικός νόμος ισχύει και σε αυτή την περίπτωση.

–  –  –

Από το τραπέζι 4 μπορεί να φανεί ότι η περίοδος επώασης του σχηματισμού καρβιδίου στο τύμπανο του μύλου είναι περίπου 30 λεπτά.

Ίσως αυτή η περίοδος οφείλεται στην ανάπτυξη όχι μόνο της διεπιφανειακής, αλλά και της διακοκκώδους επιφάνειας σε χρώμιο, η οποία εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της εξευγενισμού των κόκκων.

Το ανεπτυγμένο δίκτυο ορίων κόκκων σε Cr είναι ένας τρόπος επιταχυνόμενης διάχυσης του άνθρακα σε χαμηλές θερμοκρασίες. Ωστόσο, ο σχηματισμός καρβιδίου, που μελετήθηκε σε αυτήν την εργασία τόσο απευθείας κατά την άλεση όσο και κατά τη διάρκεια της επακόλουθης ταχείας ανόπτησης, περιγράφεται ικανοποιητικά από τη συνήθη ενδοκοκκώδη διάχυση άνθρακα σε χρώμιο. Λόγω της έλλειψης δεδομένων για τη διάχυση του C σε καρβίδια Cr, χρησιμοποιήθηκε ο συντελεστής C σε -Cr αντί του αποτελεσματικού συντελεστή διάχυσης άνθρακα σε ένα σάντουιτς καρβιδίου.

Κατ 'αρχήν, οι συντελεστές διάχυσης C σε καρβίδια Cr ισορροπίας θα μπορούσαν να προσδιοριστούν πειραματικά με ανόπτηση της μακροσκοπικής επαφής Cr/C σε θερμοκρασία 800-1200 C για 1-10 ώρες και στη συνέχεια μετρώντας το πάχος των ενδιάμεσων στρωμάτων των κατάφυτων καρβιδίων σε μια λεπτή τομή. κάτω από ένα μικροσκόπιο.

–  –  –

διάρκεια tms, που εμφανίζεται σε θερμοκρασία 250C.

Η εδραίωση της ισορροπίας παρεμποδίζεται από έναν κινητικό παράγοντα - τα σωματίδια Cr ή τα στρώματα Cr στον κύλινδρο υπερβαίνουν το μήκος της διαδρομής διάχυσης του άνθρακα στο χρώμιο κατά τη μηχανική σύνθεση και την ανόπτηση. Με αύξηση του χρόνου ενεργοποίησης από 0 σε 30 λεπτά, το ρολό γίνεται λεπτότερο και η αναλογία του αρχικού αντιδραστηρίου - Cr, που έχει χρόνο να αντιδράσει με άνθρακα (ή οξυγόνο) κατά τη διάρκεια της επακόλουθης ταχείας ανόπτησης, αυξάνεται από 30% σε 100%.

–  –  –

298,15 -49,265 -51,002 -48,618 -50,475 -41,000 -41,474 -47,987 -50,230 -27,200 -25,153 300,00 -49,253 -51,012 -48,607 -50,486 -40,990 -41,477 -47,975 -50,244 -27,192 -25,141 350,00 -48,862 -51,338 -48,250 -50,828 -40,700 -41,582 -47,636 -50,648 -27,028 -24,813 400,00 -48,375 -51,724 -47,831 -51,225 -40,385 -41,729 -47,285 -51,102 -26,907 -24,505 450,00 -47,859 -52,176 -47,397 -51,677 -40,063 -41,917 -46,938 -51,601 -26,793 -24,211 500,00 -47,320 -52,684 -46,954 -52,176 -39,730 -42,141 -48,603 -52,137 -26,665 -23,931 550,00 -46,777 -53,247 -46,515 -52,719 -39,390 -42,399 -46,285 -52,706 -26,511 -23,665 600,00 -46,244 -53,859 -46,090 53,302 -39,047 -42,687 -45,985 -53,303 -26,322 -23,414 650,00 -45,734 -54,514 -45,686 -53,92 -38,705 -43,005 -45,704 -53,924 -26,097 -23,181 700,00 -45,258 -55,207 -45,311 -54,568 -38,367 -43,348 -45,440 -54,566 -25,834 -22,966 750,00 -44,826 -55,934 -44,968 -55,241 -38,036 -43,715 -45,192 -55,227 -25,531 -22,7 800,00 -44,447 -56,687 -44,664 -55,936 -37,716 -44,105 -44,959 -55,904 -25,191 -22,598 850,00 -44,129 -57,462 -44,402 -56,649 -37,411 -44,513 -44,739 -56,594 -24,815 -22,448 900,00 -43,878 -58,254 -44,186 -57,375 -37,123 -44,939 -44,530 -57,298 -24,406 -22,320 950,00 -43,701 -59,057 -44,109 -58,113 -36,855 -45,381 -44,331 -58,013 -23,966 -22,216 1000,00 -43,605 -59,869 -43,903 -58,858 36,612 -45,836 -44,139 -58,738 -23,498 -22,136 1050,00 -43,593 -60,682 -43,842 -59,608 -36,394 -46,303 -43,952 -59,472 -23,007 -22,080 1100,00 -43,671 -61,495 -43,837 -60,359 36,206 -46,779 -43,770 -60,216 -22,497 -22,048 1150,00 -43,842 -62,301 -43,890 -61,109 -36,049 -47,264 -43,590 -60,967 -21,971 -22,039 1200,00 -44,109 63,099 -44,002 -61,855 -35,927 -47,754 -43,410 -61,272 -21,434 -22,053 1250,00 -44,475 -63,883 -44,175 -62,596 -35,841 -48,249 -43,230 -62,494 -20,892 -22,090 1300,00 -44,942 -64,650 -44,408 -63,328 -35,794 -48,746 -43,049 -63,268 -20,348 -22,149

–  –  –

298,15 -35,757 -35,475 -2281.202 -2118.066 300,00 -35,748 -35,473 -2281.093 -2117.054 174.0769 136.4474 174.9262 145.2902 350,00 -35,513 -35,447 -2279.283 -2089.884 174.1245 130.174 174.7247 140.3712 400,00 -35,299 -35,452 -2277.645 -2062.936 174.1387 123.8933 174.5653 135.4737 450,00 -35,090 -35,483 -2275.784 -2036.209 174.0789 117.6156 174.3675 130.5989 500,00 -34,879 -35,538 -2273.798 -2009.695 173.965 111.3475 174.1486 125.74 550,00 -34,659 -35,615 -2271.764 -1983.383 173.81 105.0929 173.9197 120.9182 600,00 -34,427 -35,712 -2269.734 -1957.257 173.6235 98.854 173.6881 116.1101 650,00 -34,180 -35,829 -2267.743 -1931.298 173.4127 92.6316 173.4588 111.3212 700,00 -33,919 -35,966 -2265.821 -1905.

490 173.1831 86.4262 173.2352 106.5499 750,00 -33,641 -35,121 -2263.988 -1879.817 172.9393 80.2377 173.0197 101.7942 800,00 -33,348 -36,296 -2262.259 -1854.262 172.6847 74.0658 172.8141 97.0526 850,00 -33,039 -36,490 -2260.649 -1828.813 172.4227 67.9102 172.6198 92.3236 900,00 -32,714 -36,702 -2259.168 -1803.454 172.1557 61.77 172.4376 87.6056 950,00 -32,376 -36,933 -2257.824 -1778.174 171.886 55.6448 172.268 82.8974 1000,00 -32,025 -37,182 -2256.625 -1752.961 171.6153 49.5339 172.1113 78.1977 1050,00 -31,663 -37,448 -2255.577 -1727.804 171.3453 43.4365 171.9679 73.5056 1100,00 -31,290 -37,733 -2254.685 -1702.693 171.0774 37.3519 171.8376 68.8201 1150,00 -30,910 -38,034 -2253.954 -1677.620 170.8126 31.2794 171.7204 64.1401 1200,00 -30,524 -38,352 -2253.386 -1652.574 170.5518 25.2183 171.6161 59.465 1250,00 -30,134 -38,686 -2252.985 -1627.549 170.2957 19.168 171.5244 54.794 1300,00 -29,742 -39,036 -2252.752 -1602.537 170.0448 13.1279 171.4448 50.1263

–  –  –

300,00 198.925 156.3965 215.7579 179.7204 222.4309 176.0628 259.4955 217.8462 350,00 198.9581 149.3081 215.4825 173.7413 222.4358 168.3369 259.1198 210.9406 400,00 198.9592 142.2141 215.2666 167.7923 222.4045 160.6094 258.8116 204.0781 450,00 198.878 135.125 215.0058 161.8734 222.2836 152.8915 258.4517 197.2577 500,00 198.7341 128.0486 214.7168 155.9851 222.0952 145.1908 258.0612 190.4791 550,00 198.5409 120.989 214.4104 150.1266 221.8544 137.5116 257.6531 183.7405 600,00 198.3082 113.9489 214.094 144.2966 221.5721 129.8562 257.2365 177.0396 650,00 198.0436 106.9294 213.7729 138.493 221.2566 122.2258 256.8174 170.3734 700,00 197.7531 99.9314 213.4508 132.7145 220.9145 114.6208 256.4001 163.7396 750,00 197.4418 92.9549 213.1307 126.9587 220.5511 107.0409 255.988 157.1354 800,00 197.1139 85.9997 212.8149 121.2242 220.171 99.4859 255.5833 150.5584 850,00 196.7731 79.0655 212.5054 115.5093 219.778 91.955 255.1881 144.0065 900,00 196.4226 72.1516 212.2036 109.8125 219.3754 84.4476 254.8038 137.4776 950,00 196.0651 65.2573 211.9108 104.1321 218.9662 76.9627 254.4315 130.9697 1000,00 195.7034 58.382 211.6281 98.4668 218.553 69.4995 254.0723 124.481 1050,00 195.3395 51.525 211.3565 92.8155 218.1379 62.057 253.7269 118.0101 1100,00 194.9754 44.6851 211.0968 87.1769 217.7231 54.6344 253.3961 111.5552 1150,00 194.613 37.8619 210.8497 81.5497 217.3103 47.2305 253.0804 105.1149 1200,00 194.2538 31.0544 210.6159 75.933 216.9011 39.8446 252.7804 98.6881 1250,00 193.8991 24.2617 210.396 70.3259 216.4968 32.4755 252.4966 92.2736 1300,00 193.5501 17.4831 210.1906 64.7271 216.0986 25.1225 252.2293 85.87

–  –  –

. 2 292.9885 450.00 269.2532 188.5191 364.9733 283.9476 500.00 268.9406 179.5648 364.2639 274.9476. 3 .5294 266.0898 600.00 268.1439 161.7613 362.7871 257.2643 650.00 267.6873 152.9144 362.04914. 37 361.3264 239.7935 750.00 . 0.00 265.1685 1 09.1966 358.7144 205.4245 950.00 264.66 100.5453 358.1563 196.9236 1000.00 2600.00 260.00 260.00 260.00. 1050.00 263.674 83.3207 357.1793 180.0032 1100.00 263.2033 74.7436 356. 7659 171.5762 1150.0032 1150.0032. 1666 1200,00 Αντίγραφο 1-7) στο καθορισμένο εύρος θερμοκρασίας είναι θερμοδυναμικά δυνατές, από τις οποίες μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ο σχηματισμός υψηλότερου καρβιδίου χρωμίου Cr3C2 μπορεί να προχωρήσει μέσω του σχηματισμού μεσαίου Cr7C3 και χαμηλότερο καρβίδιο

–  –  –

3.5. Θερμοδυναμική αξιολόγηση της σύνθεσης ισορροπίας των φάσεων Ο θεωρητικός υπολογισμός των συνθέσεων ισορροπίας των φάσεων στο σύστημα Cr–C–N–O στην περιοχή θερμοκρασιών 300–900 K πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα ThermoDyn 3.5 (Πίνακας 20). Δείχνεται η παρουσία του Πίνακα 20 σε ολόκληρο το διάστημα που μελετήθηκε. Υπολογισμένη σύνθεση ισορροπίας των φάσεων του αρχικού συστήματος Cr–8,67 g.

C–1,33 g; N2–0,176 l; O2–0,047 l ανάλογα με τη θερμοκρασία

–  –  –

θερμοκρασίες (300–900K) η παρουσία δύο ενώσεων χρωμίου - καρβιδίου Cr3C2 (97,7%) και οξειδίου Cr2O3 (2,12%), καθώς και ελεύθερου άνθρακα C (0,18%).

Αυτό δεν έρχεται σε αντίθεση με τα πειραματικά δεδομένα που δίνονται στον Πίνακα. 6.

Παράγοντες που διευκολύνουν την εμφάνιση θερμοδυναμικά πιθανών αντιδράσεων με το σχηματισμό σταθερών φάσεων είναι: αύξηση της επιφάνειας ενδιάμεσης φάσης χρωμίου-άνθρακα κατά τη διάρκεια της άλεσης, αύξηση των κλασμάτων όγκου των ορίων των κόκκων, που ενισχύουν σημαντικά τη διάχυση του άνθρακα στο χρώμιο.

–  –  –

300-700 0,1 100 0 0 0,1 9,505 93,19 0 0 0,6333 6,21 0,06156 0,6 10,200 800 0,1 100 0 0 0,1 9,505 93,19 0 0 0,6332 6,21 0,06152 0,6 10,200 900 0,1 100 0 0 0,1 9,529 93,6 0 0 0,6032 5,9 0,05125 0,5 10,183 1000 0,1 99,9 0,00006 0,1 0,1001 9,612 94,95 0 0 0,4975 4,9 0,01506 0,15 10,125 1050 0,1 99,9 0,00007944 0,1 0,1001 9,647 95,51 0 0 0,4535 4,49 0 0 10,101 1100 0,1 99,9 0,00009522 0,1 0,1001 9,419 93,44 0,2443 2,42 0,4178 4,14 0 0 10,081 1150 0,1 99,7 0,0002797 0,3 0,1003 6,748 68,51 3,102 31,49 0 0 0 0 9,850 1200 0,1 99,7 0,0002799 0,3 0,1003 6,747 68,5 3,103 31,5 0 0 0 0 9,850 1300 0,1 99,7 0,00028 0,3 0,1003 6,747 68,5 3,103 31,5 0 0 0 0 9,850

–  –  –

300-700 0,1 100 0 0 0,1 9,255 89,86 0 0 0,95 9,22 0,09492 0,92 10,300 800 0,1 100 0 0 0,1 9,255 89,86 0 0 0,9499 9,22 0,09489 0,92 10,300 900 0,1 100 0 0 0,1 9,26 89,91 0 0 0,9444 9,18 0,09301 0,91 10,297 1000 0,1 99,9 0,00006 0,1 0,1001 9,362 91,6 0 0 0,814 7,95 0,04836 0,45 10,224 1100 0,1 99,9 0,0001225 0,1 0,1001 9,474 93,34 0 0 0,6727 6,66 0 0 10,147 1150 0,1 99,7 0,0003176 0,3 0,1003 6,649 67,15 3,023 30,53 0,2308 2,32 0 0 9,903 1200 0,1 99,6 0,0004197 0,4 0,1004 5,173 52,92 4,602 47,08 0 0 0 0 9,7 1300 0,1 99,6 0,0004199 0,4 0,1004 5,172 52,91 4,603 47,09 0 0 0 0 9,775

–  –  –

–  –  –

–  –  –

3.6. Μηχανισμός σχηματισμού καρβιδίου κατά τη μηχανική ενεργοποίηση

–  –  –

7 μικρά σε μέγεθος αραιώνονται σε μια πλάκα "ρολό" 200 nm, στη συνέχεια το πάχος της μειώνεται κατά 35 φορές και, κατά συνέπεια, η περιοχή της πλάκας αυξάνεται κατά το ίδιο ποσό, δηλαδή η επιφάνεια επαφής με τον άνθρακα. Κατά συνέπεια, ο ρυθμός διάχυσης του άνθρακα στο χρώμιο αυξάνεται κατά 35 φορές (Εικ. 8-10).

Ρύζι. 8. Ηλεκτρονικές μικροσκοπικές εικόνες του μίγματος Cr-C μετά από μηχανική ενεργοποίηση για 12 λεπτά 72 73 Εικ. 9. Ηλεκτρονικές μικροσκοπικές εικόνες του μίγματος Cr-C μετά από μηχανική ενεργοποίηση 27 λεπτά 75 Εικ. Εικ. 10. Ηλεκτρονικές μικροσκοπικές εικόνες του μίγματος Cr-C μετά από μηχανική ενεργοποίηση για 40 λεπτά. Η εξέλιξη του διασκορπισμένου «ρολού» επιβεβαιώνεται από ηλεκτρονικές εικόνες της δομής των σωματιδίων του μείγματος Cr-C μετά από 12 λεπτά (Εικ. 8), 27 λεπτά (Εικ. 9) και 40 λεπτά (Εικ. 10) μηχανική επεξεργασία σε τομές σκόνης που λαμβάνονται σε μικροσκόπιο σάρωσης LEO EVO-40.

Οι φωτογραφίες που ελήφθησαν μετά από 12 λεπτά μηχανικής επεξεργασίας (Εικ. 8) περιέχουν σωματίδια και στρώματα χρωμίου, μήκους έως 100 μm και πάχους έως 20 μm. Δηλαδή, μετά από 12 λεπτά λείανσης, τα σωματίδια χρωμίου συνθλίβονται, με την τάση να παίρνουν ένα γραμμικά επίμηκες σχήμα, το οποίο, στη συνέχεια, με αύξηση της διάρκειας της μηχανικής κατεργασίας στα 27 λεπτά, η πλειοψηφία των σωματιδίων χρωμίου παίρνει . Αυτό υποδηλώνει την ισοπέδωση των αρχικά ισοαξονισμένων σωματιδίων Cr σε πλάκες.

Οι ηλεκτρονικές εικόνες του μείγματος Cr-C μετά από 27 λεπτά μηχανικής επεξεργασίας (Εικ. 9) περιέχουν σωματίδια ενός διασκορπισμένου «ρολού» εναλλασσόμενων στρωμάτων χρωμίου και άνθρακα, με διαστάσεις έως 20 μm σε μήκος και έως 10-14 μm σε πάχος, όπου μεταξύ των στρωμάτων χρωμίου, με αραίωση σε διάφορα μέρη έως 200 nm ή λιγότερο, υπάρχουν στρώματα άνθρακα, με αραίωση σε διάφορα μέρη έως και 100 nm ή λιγότερο. Είναι προφανές ότι όταν η μηχανική επεξεργασία του μίγματος Cr-C συνεχίζεται για έως και 33 λεπτά, εμφανίζεται περαιτέρω αραίωση των σωματιδίων χρωμίου και των στρωμάτων χρωμίου σε σωματίδια που αποτελούνται από ένα διασκορπισμένο «ρολό».

μέχρι το μήκος της διαδρομής διάχυσης του άνθρακα στο χρώμιο, η οποία συνοδεύεται από μετασχηματισμό διάχυσης - σχηματισμό καρβιδίου.

Το παραπάνω ελάχιστο πάχος των στρωμάτων Cr στο «ρολό» (~ 200 nm) συσχετίζεται καλά με την τιμή του μήκους διαδρομής διάχυσης του C σε Cr κατά τη μηχανική ενεργοποίηση LMC = 171 nm μετά από 27 λεπτά λείανσης (βλ. Πίνακα 19). Μετά από 30 λεπτά επεξεργασίας, τα μεγαλύτερα σωματίδια Cr έχουν πάχος 10 μm, έτσι ώστε μετά την ολοκλήρωση του DTA (~120 s θέρμανσης και ~ 7 μm διαδρομής διάχυσης άνθρακα στο χρώμιο), όλο το χρώμιο μετατρέπεται σε καρβίδια. Αυστηρά μιλώντας, η απορρόφηση διάχυσης της πλάκας Cr συμβαίνει και στις δύο πλευρές, έτσι ώστε οι διαδρομές διάχυσης που υποδεικνύονται στον Πίνακα 19 να μπορούν να διπλασιαστούν.

Μετά από άλεση για 12 λεπτά, τα σωματίδια Cr έχουν μέγεθος ~2,7 μm (δεν υπάρχει ακόμη στρωματοποιημένη δομή), ενώ μετά από 27 λεπτά MS, το πάχος των ενδιάμεσων στρωμάτων Cr στα «ρολά» φτάνει τα ~130 nm. Αυτές οι τιμές συσχετίζονται καλά με αυτές που δίνονται στον Πίνακα. 19 τιμές της πλήρους διαδρομής διάχυσης του άνθρακα στο χρώμιο.

Ηλεκτρονικές εικόνες του μίγματος Cr-C μετά από 40 λεπτά μηχανικής επεξεργασίας (Εικ. 10) δείχνουν σωματίδια που αποτελούνται από ένα διασκορπισμένο «ρολό» και έχουν μια λιγότερο έντονη και πιο διάχυτη δομή στρώματος - τη λεγόμενη λιωμένη εμφάνιση, η οποία είναι προφανώς εκδήλωση της αλληλεπίδρασης χρωμίου και άνθρακα με το σχηματισμό παχιών και αξιοσημείωτων στρωμάτων καρβιδίων Cr3C2, Cr7C3, Cr23C6 στις διεπιφάνειες Cr/C, καθώς οι φάσεις με υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα φαίνονται πιο σκούρες.

Στην περίπτωση αυτή, τα συσσωματωμένα σωματίδια των καρβιδίων του Cr, που αποτελούνται από ένα διασκορπισμένο «ρολό», έχουν κυρίως μήκος στην περιοχή από 0,5–5,0 μm (μερικές φορές έως και 10 μm), που είναι περίπου 2 φορές μικρότερο από το μέγεθος μετά το 27 λεπτά μηχανικής επεξεργασίας (βλ. Εικ. Εικ. 9).

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατεργασίας που διαρκεί έως και 43 λεπτά, δεν αραιώνονται όλα τα σωματίδια χρωμίου και τα στρώματα Cr στα σωματίδια «ρολού» στο μήκος του «μύλου».

διαδρομή διάχυσης άνθρακα στο χρώμιο με επακόλουθο μετασχηματισμό διάχυσης - σχηματισμός καρβιδίου. Η πλήρης αλληλεπίδραση των συστατικών του μίγματος Cr-C με το σχηματισμό ανώτερου καρβιδίου Cr3C2, η σύνθεση του οποίου αντιστοιχεί στην αναλογία του μείγματος, δεν λαμβάνει χώρα κατά τη μηχανική επεξεργασία, λαμβάνει χώρα μόνο μερικός μετασχηματισμός. Μετά από 43 λεπτά άλεσης, η συνολική αναλογία καρβιδίων φτάνει το ~ 60 wt.% (Πίνακας 3).

Η θερμοκρασία στην οποία αρχίζουν να σχηματίζονται δευτερογενή καρβίδια κατά τη διάρκεια του DTA (Εικ. 2), ανάλογα με το χρόνο άλεσης, πρώτα πέφτει (σε ​​tMC = 30 λεπτά) και μετά αυξάνεται. Αυτό συμβαίνει επειδή η αραίωση του «ρολού» με το χρόνο λείανσης μειώνει τη θερμοκρασία μετασχηματισμού διάχυσης, ενώ η αύξηση της περιεκτικότητας σε έρμα με τη μορφή πρωτογενών καρβιδίων που σχηματίζονται in situ στο τύμπανο αναστέλλει τη μεταφορά της διάχυσης.

Η μηχανική επεξεργασία δεν πρέπει να μεταφερθεί στο στάδιο της ακραίας επεξεργασίας κόκκων (~10 nm), καθώς αυτό αυξάνει τον σχηματισμό καρβιδίου στο τύμπανο σε σχετικά χαμηλή θερμοκρασία (~ 250 oC) λόγω της διάχυσης στα όρια των κόκκων με χαμηλή ενέργεια ενεργοποίησης.

Σημαντικές εξώθερμες θερμικές επιδράσεις κατά τη διάρκεια της DTA (~10 kJ/mol) μπορούν να συσχετιστούν μόνο με το σχηματισμό δευτερογενών καρβιδίων (Πίνακας 6).

Η μακροχρόνια άλεση ελέγχου καθαρού χρωμίου ακολουθούμενη από θερμιδομετρία διαφορικής σάρωσης (DSC) έδειξε ότι μόνο πολύ ασήμαντη ενέργεια (1 kJ/mol) μπορεί να αποθηκευτεί σε ελαττώματα στο πλέγμα του που δημιουργούνται κατά τη μηχανική σύνθεση.

Ομοίως, η άμορφη αιθάλη δεν είναι ικανή να συσσωρεύσει μεγάλες ποσότητες ενέργειας κατά τη διάρκεια της άλεσης, σε αντίθεση με τον γραφίτη, ο οποίος μπορεί να συνθλιβεί με μηχανική ενεργοποίηση σε μια συγκεκριμένη επιφάνεια σωματιδίων ~ 500 m2/g και αποθηκευμένη σε αυτήν ενέργεια ~ 30 kJ/ mol. Στην περίπτωση ενός μείγματος αιθάλης-χρωμίου, μόνο η ειδική επιφάνεια μετρήθηκε με προσρόφηση αερίου, κυμαινόμενη στην περιοχή από 1–10 m2/g ανάλογα με το χρόνο λείανσης (λόγω ανταγωνιστικών διαδικασιών πυρόλυσης και συγκόλλησης σωματιδίων σκόνης , απελευθέρωση αιθάλης και νέα σφράγιση σε "ρολά"). ").

3.7. Αλλαγές στα χαρακτηριστικά του μείγματος κατά τη μηχανική ενεργοποίηση και την επακόλουθη θερμική επεξεργασία υψηλής ταχύτητας Τα αποτελέσματα της επίδρασης της διάρκειας της μηχανικής ενεργοποίησης του μίγματος Cr-C (Cr:C= 86,7:13,3) από 0 έως 43 λεπτά στο η ειδική επιφάνεια, η διάμετρος των σωματιδίων και η ενέργεια της ανοιχτής επιφάνειας του μείγματος μετά τη μηχανική επεξεργασία παρουσιάζονται στον πίνακα 26.

Πίνακας 26. Χαρακτηριστικά της αρχικής αιθάλης και σκόνης χρωμίου και φόρτισης Cr-C μετά από μηχανική ενεργοποίηση και θερμική επεξεργασία υψηλής ταχύτητας στους 1000°C

–  –  –

Η εξάρτηση D στον Πίνακα 26 λήφθηκε με επανυπολογισμό του Ssp D και η μέση πυκνότητα του μείγματος χρησιμοποιήθηκε στον επανυπολογισμό.

Η εξάρτηση U στον Πίνακα 26 είναι το αποτέλεσμα του επανυπολογισμού της διαμέτρου σωματιδίου D στη μοριακή ενέργεια της ανοιχτής (ελεύθερης) επιφάνειας U=Hs d/D, όπου Hs είναι η θερμότητα της εξάχνωσης, d είναι η διάμετρος του ατόμου.

Οι αρχικές σκόνες χρωμίου και αιθάλης έχουν ειδική επιφάνεια Ssp 0,14 και 8,40 m2/g, αντίστοιχα, με διαμέτρους σωματιδίων D επαναυπολογιζόμενες αντίστοιχα - 5960 και 315 nm, και ενέργεια ανοιχτής επιφάνειας U - 0,017 και 0,32 kJ/mol.

Για το μη ενεργοποιημένο αρχικό μείγμα Cr-C, αυτές οι τιμές είναι Ssp – 1,25 m2/g, D – 800 nm, U – 0,12 kJ/mol.

Εφόσον για το χρώμιο Hs=397 kJ/mol και d=2,5, και για τον γραφίτη Hs=712 kJ/mol και d=1,42 (μήκος δεσμού για υβριδισμό sp2), το γινόμενο Hsd για το χρώμιο και τον άνθρακα είναι σχεδόν το ίδιο. Από την εξάρτηση U (Πίνακας 26) είναι σαφές ότι η ενέργεια που αποθηκεύεται στην ελεύθερη επιφάνεια είναι πολύ μικρή στην κλίμακα της θερμότητας του σχηματισμού καρβιδίου.

Η ειδική επιφάνεια για ένα μείγμα πολλών συστατικών με κλάσματα βάρους Pi Pi 1, πυκνότητες i και διαμέτρους σφαιρικών σωματιδίων Di i είναι ίση με

–  –  –

που αποτελείται από εναλλασσόμενες λέξεις Cr και C. Αν υποθέσουμε ότι η σύσταση αυτών των σωματιδίων δεν διαφέρει από τη σύνθεση του μείγματος, ή το αρχικό φορτίο, τότε η πυκνότητα αυτών των σωματιδίων είναι 3 = 5,58 g/cm3.

Από εδώ, για ένα μείγμα 3 συστατικών, παίρνουμε

–  –  –

διάμετροι σωματιδίων ελεύθερου χρωμίου και άνθρακα (Ssp – σε m2/g, Di – σε μm).

Ο γραφίτης στους μύλους μπορεί να θρυμματιστεί σε μια συγκεκριμένη επιφάνεια ~500 m2/g, η οποία αντιστοιχεί σε διάμετρο σωματιδίων 35-40 και σε εφεδρική ελεύθερη επιφανειακή ενέργεια ~30 kJ/mol. Από αυτή την άποψη, ο γραφίτης χρησιμοποιείται ως αντικείμενο δοκιμής στον πειραματικό προσδιορισμό της ενεργειακής έντασης των μύλων. Στην πραγματικότητα, το σχήμα των σωματιδίων γραφίτη απέχει πολύ από το σφαιρικό λόγω της παρουσίας του ελαφρύτερου επιπέδου διάσπασης (001). Στην περίπτωσή μας, η επίτευξη του ορίου άλεσης αιθάλης, δηλαδή της ειδικής επιφάνειας των ~500 m2/g, εμποδίζεται από την «ενθυλάκωση» του άνθρακα σε συσσωματωμένα στρωματοποιημένα σωματίδια. Ωστόσο, προφανώς, πριν από το χρόνο άλεσης των 21 λεπτών, η ειδική επιφάνεια του μείγματος αυξάνεται κυρίως λόγω της λείανσης των ελεύθερων σωματιδίων άνθρακα, δηλ. μειώνοντας το D2, καθώς η αιθάλη (άμορφος γραφίτης) είναι το μαλακότερο και πιο εύκολα παραμορφώσιμο συστατικό του μείγματος. Μπορεί να υποτεθεί ότι το μέγεθος των σωματιδίων του ελεύθερου χρωμίου D1 μειώνεται με το χρόνο άλεσης, αν και όχι τόσο γρήγορα όσο το D2.

Το κλάσμα βάρους των συσσωματωμένων σωματιδίων x αυξάνεται με το χρόνο λείανσης, πλησιάζοντας το 1. Όσον αφορά τη διάμετρο των σωματιδίων του συσσωματώματος D3, η εξάρτησή του από τον χρόνο άλεσης είναι πολύπλοκη. Όπως φάνηκε από τους Maurice και Courtney με βάση την εξέταση ενός θεωρητικού μοντέλου μηχανικής σύντηξης δύο πλαστικών συστατικών, το μέγεθος του στρωματοποιημένου σωματιδίου που σχηματίζεται από αυτά αλλάζει με το χρόνο λείανσης σαν μια περίοδος ενός ημιτονοειδούς. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το μέσο μέγεθος σωματιδίων σχηματίζεται με βάση τη δυναμική ισορροπία δύο διεργασιών που πηγαίνουν σε αντίθετες κατευθύνσεις - το ράγισμα αυτών των σωματιδίων και η νέα συγκόλληση των θραυσμάτων τους, ενώ οι τάσεις και για τα δύο αλλάζουν με τη σκλήρυνση. Η ρωγμή θα συνοδεύεται από την απελευθέρωση μικρών σωματιδίων γραφίτη που βρίσκονται στο ενδιάμεσο στρώμα μεταξύ των στρωμάτων χρωμίου. Αυτό πιθανώς εξηγεί εν μέρει τη μη μονοτονική εξάρτηση της συγκεκριμένης επιφάνειας. Ένας άλλος λόγος για τη μη μονοτονία μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι τα δεδομένα στο Ssp δεν αναφέρονται σε ένα δείγμα, αλλά σε πολλά, καθένα από τα οποία ενεργοποιήθηκε εκ νέου και διακριτικά.

Για παράδειγμα, η άλεση για 36 λεπτά δεν ήταν προσθήκη τριών λεπτών σε άλεση 33 λεπτών, αλλά πραγματοποιήθηκε ξανά. Πολλές διεργασίες στο μύλο (συμπεριλαμβανομένης της προσκόλλησης της σκόνης στα τοιχώματα του τυμπάνου και της επακόλουθης «χιονοστιβάδας» αφαίρεσής τους) είναι τυχαίες και μη αναπαραγώγιμες κατά καιρούς.

Δεδομένου ότι, σύμφωνα με δεδομένα ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, ακόμη και το πάχος μιας πλάκας χρωμίου σε μια στρωματοποιημένη δομή δεν μειώνεται λιγότερο από ~ 200 nm, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η ειδική επιφάνεια δεν σχηματίζεται κυρίως από στρωματοποιημένα σωματίδια, αλλά από μικρό ελεύθερο άνθρακα που υπάρχει στο μείγμα.

Δεδομένου ότι η ειδική επιφάνεια του θρυμματισμένου γραφίτη μπορεί να είναι πολύ μεγάλη, ακόμη και μικρές διακυμάνσεις στην περιεκτικότητά του στο μείγμα θα οδηγήσουν σε μεγάλες διακυμάνσεις στη μέση ειδική επιφάνεια.

Τα άλματα στη συγκεκριμένη επιφάνεια του μίγματος Cr-C κατά τη μηχανική ενεργοποίηση μπορεί να σχετίζονται με την περιοδική καταστροφή των σωματιδίων σε στρώματα και την απελευθέρωση αιθάλης που σφραγίζεται σε αυτά.

Συγκριτική ανάλυση δεδομένων XRF και απελευθέρωση θερμότητας φορτίων Cr-C μετά από μηχανική ενεργοποίηση και θερμική επεξεργασία υψηλής ταχύτητας στην περιοχή

–  –  –

Η θερμότητα σχηματισμού του καρβιδίου του χρωμίου Cr3C2 είναι –0,50 kJ/g (–90 kJ ανά mole βάρους 180 g). Πρέπει να σημειωθεί ότι η εκτίμηση των θερμικών επιδράσεων πραγματοποιήθηκε με ημιποσοτική μέθοδο. Επομένως, τα δεδομένα στον Πίνακα 1 δεν αντικατοπτρίζουν με ακρίβεια τις απόλυτες ποσότητες απελευθέρωσης θερμότητας, αλλά μεταφέρουν την τάση τους.

Η ποσότητα του καρβιδίου του χρωμίου Cr3C2 στο σύστημα Cr-C μετά από μηχανική ενεργοποίηση και θέρμανση στους 1000°C, ανάλογα με τη διάρκεια της ενεργοποίησης, ξεκινώντας από διάρκεια άλεσης 27-30 λεπτών, φτάνει το ~ 80%. Αυτό οφείλεται στο τρίψιμο του σιδήρου από τα μέσα λείανσης και τα τοιχώματα του τυμπάνου αφού αρχίσει ο σχηματισμός σκληρών καρβιδίων. Ταυτόχρονα, σύμφωνα με τη χημική ανάλυση φθορισμού ακτίνων Χ, η λείανση του σιδήρου συμβαίνει σαν χιονοστιβάδα σε ~ 30 λεπτά λείανσης, φτάνοντας την ατομική αναλογία Fe:Cr1:10, η οποία αυξάνεται ελαφρώς με περαιτέρω αύξηση του χρόνου λείανσης.

Αυτό πιθανότατα οφείλεται στο σχηματισμό μιας προστατευτικής επικάλυψης που περιέχει καρβίδιο στις σφαίρες και στα τοιχώματα του τυμπάνου. Αυτή η ποσότητα σιδήρου καλύπτει την απώλεια 5-7% χρωμίου σε οξείδιο του χρωμίου Cr2O3. Ως αποτέλεσμα, η σύνθεση του φορτίου αποκλίνει από το αρχικό Me3C2, όπου Me=(Cr,Fe), προς Me3+xC2, έτσι ώστε μαζί με το καρβίδιο Me3C2, υπάρχει έως και 20% Me7C3 ή Me4.67C2. , επομένως x 0,33.

3.8. Πειράματα αναζήτησης για συμπίεση SHS

Τα δείγματα (Cr-Ti-C) ελήφθησαν χρησιμοποιώντας την τεχνολογία συμπίεσης δύναμης SHS, η οποία βασίζεται στη διαδοχική εφαρμογή της διαδικασίας SHS και στη συμπίεση προϊόντων θερμής σύνθεσης. Ως αρχικά συστατικά του φορτίου SHS χρησιμοποιήθηκαν σκόνες τιτανίου, χρωμίου και αιθάλης, τα χαρακτηριστικά των οποίων παρουσιάζονται στον Πίνακα. 28.

Πίνακας 28. Χαρακτηριστικά των σκονών που χρησιμοποιούνται

–  –  –

Πριν από την ανάμιξη, οι αρχικές σκόνες ξηράνθηκαν σε θερμοκρασία 90 C για 6 ώρες. Όλα τα συστατικά εισήχθησαν στο αρχικό μείγμα με τις αναλογίες που υποδεικνύονται στον πίνακα. 29, 30. Το φορτίο παρασκευάστηκε σε πλανητικό μύλο LAIR 0,015. Η συμπίεση των πλίνθων γόμωσης πραγματοποιήθηκε σε ένα κυλινδρικό καλούπι με διάμετρο 48 mm. Η πίεση πίεσης ήταν 10 MPa. Η σχετική πυκνότητα των μπρικετών ήταν της τάξης του 55-60%.

Η σύνθεση διεξήχθη σε καλούπι αντίδρασης χρησιμοποιώντας υδραυλική πρέσα DA-1532B. Ένα ξηρό κλάσμα άμμου ποταμού 0,2-0,8 mm χρησιμοποιήθηκε ως μέσο μετάδοσης πίεσης.

Η διαδικασία καύσης ξεκίνησε περνώντας ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από μια «σπείρα» σχήματος U από σύρμα βολφραμίου με διάμετρο 0,4 mm. Η στιγμή ολοκλήρωσης της διάδοσης του κύματος καύσης προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας μια φωτοδίοδο εγκατεστημένη στο καλούπι αντίδρασης στην αντίθετη πλευρά της «έλικας» εκκίνησης.

Για τη μετάδοση της ακτινοβολίας από το δείγμα στη φωτοδίοδο, χρησιμοποιήθηκε ένας οδηγός φωτός με τη μορφή μιας ορθογώνιας γυάλινης πλάκας, που βρίσκεται σε ένα στρώμα άμμου μεταξύ του δείγματος και του τοιχώματος του καλουπιού με την οπή της φωτοδιόδου. Μετά την ολοκλήρωση της καύσης, εφαρμόστηκε πίεση 20 MPa στα θερμά προϊόντα σύνθεσης με καθυστέρηση 1 δευτερολέπτου. Ο χρόνος διατήρησης υπό πίεση ήταν 10 δευτερόλεπτα. Στο τέλος της διαδικασίας συμπίεσης ισχύος SHS, το καλούπι ξεφορτώθηκε. Η ψύξη των προϊόντων σύνθεσης σε θερμοκρασία δωματίου πραγματοποιήθηκε σε ένα στρώμα άμμου.

Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο συμπίεσης SHS, δοκιμάσαμε την παραγωγή στόχων για διασκορπισμό με μάγνητρο προστατευτικών επικαλύψεων χρησιμοποιώντας μείγματα, % κατά βάρος: Cr: Ti: C = 50: 34: 16 (δράση = 24 λεπτά), Cr: Ti: C = 65 : 20: 15; (πράξη = 24, 27, 30 λεπτά), η οποία ήταν μια πρακτική εφαρμογή των μελετών που περιγράφηκαν παραπάνω για τη μηχανική ενεργοποίηση ενός διπλού μείγματος.

Οι συνθέσεις φάσεων των παραπάνω μιγμάτων μετά από μηχανική ενεργοποίηση δίνονται στον Πίνακα. 29, 30.

Πίνακας 29. Σύνθεση φάσης μηχανικά ενεργοποιημένου φορτίου

–  –  –

24,800:40 67,0 0 17,5 0 15,5 27,600:30 64,2 0 13,6 9,3 12,9 30,600:30 52,9 12,4 S 11,1 12,4 12,4 11,1 12,4 11, 12,4 11, 12,4 11 για την προστασία των στόχων του SH2 η σύνθεση δίνεται στον Πίνακα 31). μόνο από ένα μείγμα Cr:Ti:C = 50: 34: 16 μετά την πράξη = 24 min και την αναλογία w: m = 800: 40. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι μόνο σε αυτή την περίπτωση, κατά τη μηχανική ενεργοποίηση, τα καρβίδια Cr3C2, Cr7C3, Cr23C6 και καρβίδιο TiC δεν σχηματίζονται.

–  –  –

50.2 29.2 18.8 1.8 Κατά τη συμπίεση SHS, η θερμοκρασία ανάφλεξης ενός προϊόντος από το καθορισμένο μείγμα Cr-Ti-C είναι επαρκής για τη διάχυση του άνθρακα σε χρώμιο και τιτάνιο και του αζώτου σε τιτάνιο με το σχηματισμό υψηλότερου καρβιδίου χρωμίου Cr3C2, carbonitride. TiN0 .7C0.3 και καρβίδιο τιτανίου TiC. Ελλείψει καρβιδίων χρωμίου και τιτανίου, δεν απαιτείται πρόσθετο ενεργειακό κόστος για τη συμπίεση SHS ενός προϊόντος που παρασκευάζεται από μείγμα Cr-Ti-C. Σε αυτή την περίπτωση, η απελευθέρωση θερμότητας λόγω εξώθερμων αντιδράσεων του σχηματισμού της τελικής ένωσης - υψηλότερο καρβίδιο χρωμίου Cr3C2 και καρβίδιο τιτανίου TiC είναι αρκετή για να εξαπλωθεί η αλληλεπίδραση των συστατικών του μίγματος Cr-Ti-C σε ολόκληρο τον όγκο του στόχου αντικείμενο εργασίας.

Το πρακτικό αποτέλεσμα της εργασίας είναι η εφαρμογή υψηλότερου καρβιδίου χρωμίου Cr3C2 με τη μέθοδο του ηλεκτρικού σπινθήρα, χρησιμοποιώντας προκαταρκτική μηχανική ενεργοποίηση μείγματος σκονών χρωμίου με άνθρακα και επακόλουθη επεξεργασία σε υψηλή θερμοκρασία, στην εσωτερική επιφάνεια του σωλήνα της αποστράγγισης της κουτάλας συσκευή για την έκχυση ενός επιθετικού τήγματος με θερμοκρασία 1650 ° C προκειμένου να αυξηθεί η αντοχή στη φθορά και η θερμότητα των σωλήνων επιφανειακής στρώσης.

Η διάρκεια ζωής ενός σωλήνα με επίστρωση καρβιδίου του χρωμίου Cr3C2 στοιχειομετρικής σύνθεσης που εφαρμόζεται στην εσωτερική επιφάνεια αυξάνεται κατά ~30% (Επισυνάπτεται το πιστοποιητικό).

–  –  –

1. Ο μηχανισμός σχηματισμού καρβιδίου στο σύστημα χρωμίου-άνθρακα, τόσο κατά τη μηχανική ενεργοποίηση όσο και μετά από προκαταρκτική μηχανική ενεργοποίηση, κατά τη διάρκεια της επακόλουθης σύνθεσης σε υψηλή θερμοκρασία, έχει αποσαφηνιστεί.

2. Χρησιμοποιώντας περιθλασιμετρία ακτίνων Χ και ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης και μέτρηση της ειδικής επιφάνειας σκονών με τη μέθοδο BET, τα προϊόντα μηχανοχημικής επεξεργασίας σε πλανητικό μύλο υψηλής ενέργειας με σφαιρίδια μιγμάτων σκονών άνθρακα και χρωμίου σε διαφορετικές χρονικές περιόδους και αναλογίες μάζας μελετήθηκαν το μείγμα και τα σώματα άλεσης. Με την αυξανόμενη διάρκεια λείανσης, η ειδική επιφάνεια αυξάνεται από ~1 σε 10 m2/g, πιθανώς λόγω της καθοριστικής συμβολής της αιθάλης, η οποία σφραγίζεται περιοδικά σε «κάψουλες» μεταλλικής σκόνης και απελευθερώνεται από αυτές κατά τη διάρκεια της άλεσης και του σχηματισμού καρβιδίου.

3. Χρησιμοποιώντας ράστερ μικρογραφίες διατομών (τομών) της σκόνης έως και 30 λεπτά λείανσης, ανιχνεύθηκαν επιμήκη σωματίδια χρωμίου που περιβάλλονται από αιθάλη. Ο σχηματισμός μιας στρωτής δομής, ή «ρολού», δεν συμβαίνει λόγω της μεγάλης διαφοράς στη σκληρότητα των αρχικών εξαρτημάτων.

Τα σωματίδια χρωμίου συνθλίβονταν με αυξανόμενη διάρκεια λείανσης, καθώς δεν περιελάμβαναν όλες οι συγκρούσεις σφαιρών η αιθάλη που ενεργούσε ως αμορτισέρ.

4. Ο σχηματισμός καρβιδίου αρχίζει 30 λεπτά μετά την έναρξη της άλεσης σε αναλογία σφαιρών προς το αρχικό μείγμα άνθρακα και χρωμίου 20:1 κατά βάρος και μετά από 33 λεπτά, τα καρβίδια Cr23C6, Cr7C3 και Cr3C2 βρίσκονται στα προϊόντα, με την κυριαρχία του ενδιάμεσου καρβιδίου Cr7C3.

Η περίοδος επώασης μετασχηματισμού των 30 λεπτών και η παρουσία όλων των διαγραμματικών καρβιδίων ταιριάζουν καλά στο πλαίσιο του μοντέλου σχηματισμού καρβιδίου σύμφωνα με τον μηχανισμό διάχυσης της αντίδρασης, όταν περισσότερος κινητός άνθρακας διαχέεται σε χρώμιο μέσω μιας πολυστρωματικής (σε αυτή την περίπτωση 3 στιβάδων ) σάντουιτς διαφόρων καρβιδίων, με βαθμιαία αυξανόμενη περιεκτικότητα σε Cr, και το πάχος όλων των στρωμάτων σάντουιτς αυξάνεται με το χρόνο. Μετά από 30 λεπτά άλεσης, μερικά σωματίδια Cr γίνονται πιο λεπτά στα 300 nm, που συμπίπτει με τη διαδρομή διάχυσης του C στο Cr. Ο κυρίαρχος σχηματισμός του ενδιάμεσου καρβιδίου Cr7C3 στα αρχικά στάδια της διαδικασίας μηχανικής κράματος, όταν τα αρχικά αντιδραστήρια - χρώμιο και αιθάλη απέχουν πολύ από το να εξαντληθούν, πιθανότατα οφείλεται στην υψηλότερη κινητικότητα διάχυσης του άνθρακα σε αυτό το καρβίδιο.

5. Εάν η διάρκεια λείανσης είναι μεγαλύτερη από 33 λεπτά. (μετά την αντίδραση του άνθρακα με το χρώμιο κατά ~40%), οι μικρογραφίες αποκάλυψαν τη γνωστή δομή των «ρολλών», που αποτελούνται από εναλλασσόμενα στρώματα λευκών σωματιδίων χρωμίου και πιο γκριζέ (ανάλογα με την περιεκτικότητα σε άνθρακα σε αυτά) διαφορετικούς τύπους καρβιδίων. σε μαύρα στρώματα υπολειμματικής αιθάλης. Το πάχος των στρωμάτων των διαφόρων εξαρτημάτων στο "ρολό" είναι 100-300 nm.

6. Η μέγιστη απελευθέρωση θερμότητας που σχετίζεται με το σχηματισμό καρβιδίου κατά τη θέρμανση υψηλής ταχύτητας (~ 200 K/min) στους 10000 C καταγράφηκε μετά από 30 λεπτά λείανσης, όταν επιτεύχθηκε η μεγαλύτερη άλεση και ανάμειξη των αρχικών συστατικών του μείγματος (μέγιστη διεπαφή επιφάνεια και αραίωση των στρωμάτων). Τα μείγματα με μικρότερο χρόνο λείανσης () δεν είχαν χρόνο να αντιδράσουν πλήρως κατά τη διάρκεια της ταχείας θέρμανσης λόγω μεγάλων διαδρομών διάχυσης. Στα 30 λεπτά άρχισε η διαδικασία σχηματισμού καρβιδίου.

7. Έχει αποδειχθεί ότι κατά την άλεση καθαρού χρωμίου, η μέγιστη ενέργεια που αποθηκεύεται στα ελαττώματα του πλέγματος είναι ~0,02 kJ/g ή 1 kJ/mol, κάτι που είναι χαρακτηριστικό για τα μέταλλα. Σε γραφίτη, με ειδική επιφάνεια 500 m2/g, αποθηκεύονται έως και 30 kJ/mol. Κατά την άλεση μιγμάτων χρωμίου και γραφίτη, μεγάλη ενέργεια μπορεί να απελευθερωθεί μόνο κατά τη διαδικασία της χημικής αλληλεπίδρασης του χρωμίου με τον άνθρακα με το σχηματισμό καρβιδίων χρωμίου.

8. Για να αποφευχθεί το τρίψιμο του σιδήρου λόγω φθοράς των σφαιρών και της επένδυσης και η μόλυνση του καρβιδίου του χρωμίου με καρβίδια σιδήρου (Fe3C2 και Fe7C3), είναι απαραίτητο να κατασκευαστούν τόσο οι μπάλες όσο και η επένδυση από χρώμιο και για να αποφευχθεί η μόλυνση του τελικού προϊόν με οξυγόνο, το αρχικό μείγμα πρέπει να αλέθεται σε περιβάλλον αργού. Αυτό θα εξασφαλίσει την παραγωγή υψηλότερου καρβιδίου χρωμίου στοιχειομετρικής σύνθεσης.

9. Το πρακτικό αποτέλεσμα της εργασίας είναι ότι η διάρκεια της σύνθεσης υψηλότερου καρβιδίου χρωμίου μειώνεται σημαντικά, η θερμοκρασία έναρξης του σχηματισμού καρβιδίου μειώνεται, τα όργανα της διαδικασίας απλοποιούνται και το καρβίδιο που προκύπτει, κοντά στο στοιχειομετρική σύνθεση, παρέχει καλύτερες ιδιότητες των σκληρών κραμάτων που βασίζονται σε αυτό, ιδίως - αυξημένη αντοχή, τριβή και αντοχή στη διάβρωση.

–  –  –

1. Hansen M. and Anderko K. Δομή δυαδικών κραμάτων. Metallurgizdat, 1962, 627 p.

2. Geld P.V. και Εσίν Ο.Α. Διαδικασίες μείωσης υψηλής θερμοκρασίας.

Metallurgizdat, 1957, 646 p.

3. Esin O.A. and Geld P.V. Φυσικοχημεία πυρομεταλλουργικών διεργασιών. Metallurgizdat, 1962, 671 p.

4. Grigorieva V.V. και Klimenko V.N. Ιδιότητες καρβιδίων χρωμίου και κραμάτων μετάλλου-κεραμικού με βάση αυτά. Research on Heat Resistant Alloys, Τόμος IV. Εκδ. Ακαδημία Επιστημών της ΕΣΣΔ, Μ., 1959, σελ. 79-82.

5. Elyutin V.P. και άλλα.Παραγωγή σιδηροκραμάτων. Metallurgizdat, 1957, 350 p.

6. Smith W.H. Μεταφρ. AIME, 1957, v. 209, σελ. 47-49.

7. Bolgar A.S., Turchanin A.G., Fesenko V.V. Θερμοδυναμικές ιδιότητες καρβιδίων. Κίεβο: Ναούκ. Dumka, 1973, 271 p.

8. Kubashevsky O., Alcock K.B. Μεταλλουργική θερμοχημεία: Μετάφρ. από τα Αγγλικά

Μ.: Μεταλλουργία, 1982, 392 σελ.

9. Alekseev V.I., Shvartsman L.A. Θερμοδυναμική ορισμένων απλών και μικτών καρβιδίων μετάλλων μετάπτωσης // Προβλήματα επιστήμης μετάλλων και φυσικής μετάλλων. Μ.: Μεταλλουργία, 1964. Τεύχος. 8, σελ. 281-304.

10. Maluchi H., Sano N., Matsushita Y. Η τυπική ελεύθερη ενέργεια σχηματισμού του Cr3C2 με τη μέθοδο ηλεκτροκινητικής δύναμης // Met. Μτφρ.1971.V.2. Σ. 1503-1506.

11. Berkane R., Gachon J.C., Charles J., Hortz J. Μια θερμοδυναμική μελέτη του συστήματος χρωμίου-άνθρακα // CALPHAD. 1987. V.11.Αριθ.2.Π. 152 - 159.

12.Kaufman L., Nesor H. Διαγράμματα συζευγμένων φάσεων και θερμοχημικά δεδομένα για δυαδικά συστήματα μετάλλων μετάπτωσης IV // CALPHAD. 1978. Αρ. 2. Σ. 295 - 318.

13.Shatynski Stephen R. Thermochemistry of transition metal carbides // Oxidation of Metals. Απρίλιος 1979.V.3. Νο. 2. Σελ. 105 - 118.

14. Celtters R.G., Belton G.R. Οι θερμοδυναμικές ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας των καρβιδίων του χρωμίου Cr7C3 και Cr3C2 προσδιορίζονται με τη χρήση τεχνικής γαλβανικών κυττάρων // Met. Μεταφρ. Β.1985.V.15.Αριθ. 1 - 4.Π. 517 - 521.

15. Heusler O. Z. Anorg. Chem., 1926, Β. 154, S. 353-373.

16. Samsonov G.V., Umansky Ya.S. Στερεές ενώσεις πυρίμαχων μετάλλων. Metallurgizdat, 1957, 388 p.

17. Kieffer R., Schwarzkopf P. Σκληρά κράματα. Metallurgizdat, 1957, 664 p.

18. Ito, Furukawa denko jiho, 1956, Αρ. 13, σελ. 15-20, (RZhM, 1958, Νο. 5, αναφ.

19. Cech B., Hutnicke Listy, 1958, v. 13, αρ.2, σ.113-123.

20. Cech B., Hutnicke Listy, 1958, v. 13, αρ. 10, σ. 955-960.

21. Kosolapova T.Ya., Samsonov G.V. ZHPH, 1959, τόμος XXXII, Νο. 1, σ. 55-60.

22. Kosolapova T.Ya., Samsonov G.V. ZHPH, 1959, τόμος XXXII, Νο. 7, σελ. 1505-1509.

23. Samsonov G.V., Kosolapova T.Ya. Μεταλλουργία σκόνης στη μηχανολογία και την οργανοποιία. Κίεβο. Εκδ. NTO Mashprom, 1961, σ.28-35.

24. Kosolapova T.Ya., Samsonov G.V. ZHPH, 1960, τόμος XXXII, Νο. 8, σελ. 1704-1708.

25. Kosolapova T.Ya., Samsonov G.V. DAN USSR, 1959, Νο. 3, σελ. 298-300.

26. Samarin A.M., Vertman A.A. Πρακτικά του επονομαζόμενου Ινστιτούτου Μεταλλουργίας.

A.A. Baykova, Εκδοτικός Οίκος της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ, 1957, τεύχος. 1, σελ. 60-66.

27. Vertman A.A., Samarin A.M. Πρακτικά της συνάντησης για τη χρήση του κενού στη μεταλλουργία, 1958, σελ. 132-146.

28. Esin O.A. and Geld P.V. ZHPH, 1958, τ. XXXI, τεύχος 9, σελ. 1285-1293.

29. Kelley K. K. a. ο. Τεχνικό χαρτί, 1944, αρ. 662, σελ. 6-43.

30. Friederich E., Sittig L. Z. anorg. Chem., 1925, Β. 144, S. 169-189.

31. Ruff O., Foehr T. Z. anorg. Chem., 1918, Β. 104, S. 27-46.

32. Kraiczek B., Sauerwald F. Z. anorg. Chem., 1930, Β. 185, S. 193-216.

33. Friemann Ε., Sauerwald F. Z. anorg. Chem., 1932, Β. 203, S. 64-70.

34. Campbell I.E.a. ο. Μεταφρ. Ηλεκτροχημ. Soc., 1949, v. 96, αρ. 5, σελ. 318-333.

35. Owen B., Webber R. Trans. AIME, 1948, v. 175, σελ. 693-698.

36. Arkharov V.I., Konev V.N. Δελτίο Μηχανολόγων Μηχανικών, 1955, τ. 11, σ. 55-57.

37. Konev V.N. Έρευνα για ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα, 1958, τ. 3, σελ. 415-419.

38. Arnold J.O., Διαβάστε A.A.J. Iron Steel Inst., 1911, v. LXXXIII, σελ. 249-260.

39. Grafts W., Lamont J. Trans. AIME, 1949, v. 180, πίν. 471-512.

40. Wever F., Koch W. Arch. Eisenhttenwes., 1950, B. 21, No. 5-6, S. 143-152.

41. Brown J., Clark D. Nature, 1951, v. 167, αρ. 4253, σελ. 728.

42. Fedorchenko I.M., May V.K. Powder metallurgy, 1961, No. 2, p.

43. Ogden H. R. a. ο. Μεταφρ. Μεταλλουργκ. Soc. AIME, 1963, v. 227, σ.1458-1460.

44. Grigorieva V.V. κ.λπ. Τεχνολογία κατασκευής και τομείς εφαρμογής κραμάτων καρβιδίου του χρωμίου. CITEIN, 1960, Αρ. M – 60 – 207/3, 26 p.

45. News Digest. Whats Ahead στο Alloy Castings. Materials and Methods, 1953, v. 38, Νο. 1, σελ. 166-170.

46. ​​Grigorieva V.V., Klimenko V.M. Κράματα με βάση το καρβίδιο του χρωμίου.

Εκδοτικός οίκος της Ακαδημίας Επιστημών της Ουκρανικής ΣΣΔ, Κίεβο, 1961, 56 σ.

47. Bacchella G. L. a. ο. Ταύρος. Soc. φράγκα. Μεταλλωρύχος. Crist., 1966, v. LXXXIX, No. 2, p. 226-228.

48. Γκαζίεφ Γ.Α. και άλλοι DAN USSR, 1961, τ. 140, αρ. 4, σελ. 863-866.

49. Samsonov G.V. και άλλα «Ηλεκτροτεχνικά μεταλλοκεραμικά προϊόντα». VNIIEM, 1965, σελ. 136-141.

50. Ermilov A.G., Safonov V.V., Doroshko L.F., Kolyakin A.V. // Izv. πανεπιστήμια

Χρώμα μεταλλουργία. 2000. Αρ. 6. Σ. 55-60.

51. Dyakonova N.P., Shelekhov E.V., Sviridova T.A., Skakov Yu.A. // Tr. Εθνικός

συνδ. σχετικά με τη χρήση ακτίνων Χ, ακτινοβολίας σύγχροτρον, νετρονίων και ηλεκτρονίων για τη μελέτη υλικών. Dubna: JINR, 1997. Τ.2. P. 31Shelekhov E.V., Sviridova T.A., Dyakonova N.P., Reznikov A.A. // Εργαστήριο εργοστασίου. 1997. Τ.63, Νο. 10. Σ. 17-24.

53. Smithles K.J. Μέταλλα: Κατάλογος. Μ.: Μεταλλουργία, 1980, 447 σελ.

54. de Keijser Th.H., Langford J.I., Mittermeijer E.J. και Vogels A.B.P. J. Appl.

Cryst., 15, No. 3, p. 308-314 (1982).

–  –  –

56. Gorelik S.S., Rastorguev L.N., Skakov Yu.A. Ακτινογραφία και ηλεκτρονιοοπτική ανάλυση. Μ.: Μεταλλουργία, 1970, 366 σελ.

57. Maurice D., Courtney T.H. // Μεταλλικό. Μεταφρ. Α. 1995. Τομ. 26A, No. 9, P. 2437 Ιδιότητες, παρασκευή και εφαρμογή πυρίμαχων ενώσεων: Εγχειρίδιο / Εκδ. Kosolapova T.Ya. Μ.: Μεταλλουργία, 1986, 928 σελ.

59. Shelekhov E.V., Sviridova T.A. // Επιστήμη υλικών. 1999. Αρ. 10. Σ. 13-22.

60. Kaur I., Gust V. Διάχυση κατά μήκος οπτικών και ορίων φάσης / Μετάφρ. από τα Αγγλικά Μ.:

Μηχανολόγων Μηχανικών, 1991, 448 σελ.

61. Bokshtein B.S. Διάχυση σε μέταλλα. Μ.: Μεταλλουργία, 1978, 248 σελ.

62. E.V.Shelekhov, T.A.Sviridova. // Materials Science, 2007, Νο. 9, σελ. 13-19.

63. Sviridova T.A., Shevchukov A.P., Shelekhov E.V., Borisova P.A. // Φυσική μετάλλων και επιστήμη μετάλλων. 2011. Τ. 112, αρ. 4. σ. 378–392.

64.E.V.Shelekhov, T.A.Sviridova. // Materials Science, 2007, No. 10, σσ. 13-22.

65.E.V.Shelekhov, T.A.Sviridova. // Materials Science, 2007, No. 11, σσ. 13-20.

66.E.V.Shelekhov, T.A.Sviridova. // Materials Science, 2007, No. 12, σσ. 10-24.

67.E.V.Shelekhov, T.A.Sviridova. // Επιστήμη των Υλικών, 2008, Νο. 2, σελ. 10-22.

68.E.V.Shelekhov, T.A.Sviridova. // Επιστήμη των Υλικών, 2008, Νο. 3, σελ. 11-24.

69.E.V.Shelekhov, T.A.Sviridova. // Επιστήμη των Υλικών, 2008, Νο. 4, σελ. 16-23.

70. Streletskii A.N. Μετρήσεις και Υπολογισμός Κύριων Παραμέτρων Μηχανικής Επεξεργασίας Σκόνης σε Διαφόρους Μύλους // Μηχανική Κραματοποίηση για δομικές εφαρμογές. Proc. 2ο Int. Συνδ. of Mechanical Alloying (20–22 Σεπτεμβρίου) Vancouver, 1993, σελ. 51–58.

71. Maurice D., Courtney T.H. // Μεταλλικό. Μεταφρ. Α. 1995. Τομ. 26A, No. 9, P. 2431Self-propagating high-temperature synthesis: theory and practice / Ed. Sychva A.E., Chernogolovka: "Territory", 2001, 432 p.

73. Levashov E.A., Rogachv A.S., Yukhvid V.I., Borovinskaya I.P. Φυσικοχημικά και τεχνολογικά θεμέλια της αυτο-πολλαπλασιαζόμενης σύνθεσης σε υψηλή θερμοκρασία. Μ.: BINOM, 1999, 176 σελ.

Παράρτημα Α – Πιστοποιητικό ημιβιομηχανικής δοκιμής υψηλότερου καρβιδίου χρωμίου Cr3C2 ως επικαλύψεις