Диффузионного механизма

В тяжелонагруженных опорах валам, независимо от твердости подшипникового материала, целесообразно придавать повышенную твердость посредством закалки с нагревом ТВЧ (HRC 55 — 58), цементирования, сульфоцианировашш (HRC 58-60), диффузионного хромирования (HV 800-1000), азотирования (HV 100-1200). Наряду с повышением износостойкости эти способы увеличивают выносливость и снижают концентрацию напряжений на участках переходов и расположения смазочных отверстий.

Рис. 1. Влияние температуры на жаростойкость стали Ст. 45 после диффузионного хромирования, алитирования п ванадирования при выдержке в течение 6 час.

Влияние некоторых методов диффузионного хромирования, алитирования и ванадирования на усталостную прочность стали при повышенных температурах. Карпенко Г. В., Похмурский В. И., Дали-сов В. В., 3 а м и х о в с к и ii В. С., НиколинЕ. И. В сб.: Температуроустойчивые защитные покрытия. Изд-во «Наука», Ленингр. отд., Л., 1968, 161—165.

Г. В. Карпенко, В. И. П о х м у р с к и и, В. Б. Дали-сов, B.C. 3 а м и х о в с к и и, Е. И. Н и к о л и н. Влияние некоторых методов диффузионного хромирования, алитирования и ванадирования на усталостную прочность стали при повышенных температурах.............. 1.61

Диффузионное хромирование является одним из перспективных способов повышения долговечности труб из перлитных марок сталей, работающих в интервале температур интенсивного окисления металла. Хром позволяет получить на поверхности труб плотную и прочную окисную пленку СгзОз, которая хорошо защищает трубы от окисления. Разработана технология вакуум-диффузионного хромирования труб и ионно-плазменного напыления хромового покрытия на поверхность сварных труб.

ние действию окисления, твердость и сопротивление изделия износу. Некоторое повышение сопротивления действию коррозии в водной среде в процессе нанесения покрытия не имеет особого значения. Действие хрома в сплаве со сталью усиливается, образуются твердые растворы железа—хрома, интерметаллиды и карбиды хрома, создавая металлоферр'итную микроструктуру. Таким образом можно получить твердость до 1800 HV. Действие диффузионного хромирования на противокоррозионные свойства зависит от состава и глубины диффузионного слоя. Можно получить значительную защиту от коррозии в случае образования твердого раствора железа с хромом, но может произойти разрушение этого твердого раствора, если в образовавшемся осадке содержатся частицы карбида хрома. Нанесение диффузионных покрытий хромом улучшает сопротивление стали окислению. Защитное действие может сохраняться при длительном нагреве вплоть до 750° С.

Хромовые покрытия получают электролитическим методом и методом диффузионного хромирования. При диффузионном хромировании получают сплавы железа и хрома.

Диффузионное хромирование. Путем диффузионного хромирования можно обогатить хромом поверхностный слой сплавов железа.

Известно несколько методов диффузионного хромирования.; Немецкий метод DBS основан на применении смеси гранулированного феррохрома, содержащего 65% хрома, и пористых керамических гранул, пропитанных дихлоридом хрома. Детали обрабатывают в муфельных или тигельных печах в течение 5—Л 0 ч при температуре 1050°С в водородной атмосфере, насыщенной хлористым водородом. Этот метод применяется для диффузионного хромирования низкоуглеродистых сталей и сталей, легированных титаном.

Увеличение срока службы деталей при механическом изнашивании достигается повышением износостойкости материала, которое обеспечивается главным образом путем повышения твердости поверхности металла. Для этой цели применяются: объемная закалка, поверхностная закалка токами высокой частоты, химико-термическая обработка поверхности в виде цементации, азотирования, диффузионного хромирования, алитирования и борирования. В ряде случаев достаточно электролитического хромирования поверхности.

В практике арматуростроения более ограничено использование способа диффузионного хромирования. Несмотря на высокоэффективную защиту от коррозии этот способ не находит широкого применения вследствие значительного коробления штоков от воздействия высоких температур (свыше 1000°С), при которых производится хромирование.

Остальные величины, входящие в правую часть уравнения (163): Л, В, с, clt f и ^-^постоянны по условию. Таким образом, следует, что в случае диффузионного механизма роста двухслойной окалины параболический закон не должен соблюдаться. Рост окалины и отдельных ее слоев должен идти по какому-то более сложному закону.

3) х <=» у (средняя область концентраций). На поверхности этой системы могут образовываться: а) отдельные слои соединений двух металлов; б) слой смеси окислов; в) слой двойного соединения типа шпинели, например Л1Ше2О4. Поведение сплавов при образовании на них однородных слоев (области концентраций 1 и 2), когда ионы легирующего металла растворимы в поверхностном соединении основного металла, может быть описано для диффузионного механизма процесса теориями Вагнера—Хауффе и Смирнова.

Поведение сплавов при образовании на' них отдельных слоев соединений двух металлов (окислов Me и Mt) или слоя смеси этих соединений может быть описано для диффузионного механизма процесса окалинообразования на железной основе теорией В. И. Тихомирова 1. Эта теория относится к области окисления 3 а) и б).

Райнс, исходя из диффузионного механизма внутреннего окисления сплавов и предполагая, что на внутренней границе зоны

Механизм зарождения и роста газовых пузырьков в металлах раскрыт не полностью, хотя для его объяснения было предложено много теорий. Наиболее часто распухание объясняют зарождением на дислокациях пузырьков и их дальнейшим ростом посредством диффузионного механизма. Отражатели нейтронов, изготовленные из бериллия и используемые в некоторых ядерных реакторах, согласно Клайборну [19], нуждаются в замене каждые шесть месяцев. Возможно, что распухание может ограничить использование бериллия в качестве замедлителя или в качестве материала оболочки тепловыделяющих элементов. Эллз и Эванс [28] вводили небольшое количество гелия в бериллий бомбардировкой «-частицами и облучали эти образцы при температуре до 740° С. Небольшое распухание было отмечено для образцов, облученных при 605° С; сильное — во время облучения при 740° С. Однако распухания не происходило во время облучения при температуре 600° С и ниже.

Наиболее распространенным из таких процессов переноса является диффузия в кристаллической решетке. Водород очень быстро диффундирует в большинстве металлов, особенно с о. ц. к. структурой решетки (стали и титановые (3-сплавы), и поэтому вполне уместно сопоставить скорости растрескивания (например, в области // на рис. 2) со скоростями диффузии. Такое сравнение принято проводить на основе параметров активации (в частности, энергии активации) и в целом ряде работ было получено согласие данных для двух процессов в титановых сплавах [207], сталях [172, 308, 309] и некоторых других материалах [172]. Следует, правда, отметить, что обычно нет уверенности в протекании единственного термически активированного процесса и поэтому получение «энергии активации» растрескивания, близкой к энергии активации диффузии, не свидетельствует ни о наличии единственного диффузионного механизма переноса, ни даже об определяющей роли диффузии в процессе переноса водорода [39, 310]. Мы не сомневаемся, что некоторые явления водородного растрескивания контролируются диффузией, однако имеющиеся доказательства такого контроля не всегда достаточно убедительны.

Первый процесс полностью характеризуется уравнением (4). Согласно теориям, объясняющим механическое разрушение металлов диффузионными процессами, нарушения сплошности металла возникают и развиваются в результате диффузии, именно в результате направленной диффузии вакансий к трещинам (роста трещин в результате образования вакансий). Изменение скорости разрушения при изменении температуры согласно теории диффузионного механизма разрушения обусловлено различным соотношением скоростей накопления (коагуляции) вакансий и их рассасывания. Для диффузионного механизма разрушения получена следующая температурно-временная зависимость прочности [57]:

Таким образом, исследованные в процессе и после облучения сталь и ее сварные швы обладают высокими прочностными свойствами. Выявленная «обратная» скоростная зависимость прочностных свойств основного металла при флюенсе 0,5 • 102° нейтр. см-2 и сварных швов при флюенсах 0,5 • Ю20 и 2 • 102° нейтр. см—2 свидетельствует о проявлении дислокационно-диффузионного механизма упрочнения при деформировании образцов в процессе облучения при 350 °С.

При образовании защитной пленки в условиях диффузионного механизма развития процесса окисления п = = 2; при удалении окислов в момент их образования и при отсутствии защитного действия п=\. В общем случае коэффициент п зависит от температуры. Если температура изменяется в относительно узком интервале и в механизме роста пленки не происходит качественных изменений, то величину п можно считать постоянной.

При образовании защитной пленки в условиях диффузионного механизма развития процесса окисления п= =2; при удалении окислов в момент их образования и при отсутствии защитного действия п=1.

В пользу диффузионного механизма подрастания зародышевых трещин свидетельствуют данные об изменении долговечности под нагрузкой для образцов в различном состоянии [384]. Наибольшую долговечность имеют отожженные образцы, не-сколь'ко меньшую—Заклепанные и гораздо меньшую —образцы, полученные электролитическим осаждением. Предполагается, что во втором и третьем случае все диффузионные процессы ускоряются.