Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Открыт новый раздел: Прайс-листы в файлах! (Excel и др.), доступен упрощенный просмотр прайсов без скачивания!
Полезные статьи -> Защита от коррозии металла, гальваника, ЭХО -> Покрытие стали в газовой среде -> Часть 3

Покрытие стали в газовой среде (Часть 3)

только в текущем разделе

Страницы:    1  2  3  4  5  6  7  8  9   

в распоряжении полезной информации. По изменениям концентрации диффундирующего элемента от середины толщины к поверхности из соответствующей диаграммы состояния можно для каждой температуры установить, какие должны появиться фазы. Например, при азотировании ниже эвтектоидной температуры (~550 °С) в соответствии с показанной изотермой 1 на диаграмме состояния

железо—азот по направлению от поверхности к середине должны образовываться е-нитрид, v-нитрид и, наконец, a-Fe со снижением содержания азота от поверхности к середине. После охлаждения в условиях, близких к равновесным, в поверхностной зоне при комнатной температуре будет присутствовать e-нитрид и выделения нитрида железа в твердом a-растворе. Последовательность фаз остается неизменной. Если обработка проводилась при температуре выше эвтектоидной, то образуются фазы, получаемые в пересечении с изотермой 2 (см. рис. 6.7), т. е. е-нитрид, y-нитрид, азотистый аустенит (v-фаза) и, наконец, азотсодержащий феррит.

После достаточно медленного охлаждения (при комнатной температуре — равновесное состояние) в таком случае сформировался бы поверхностный слой из е-нитрида и выделившегося Y-нитрида, продуктов распада твердого у-раствора (брауни-товый эвтектоид) и, наконец, снова из твердого а-раствора с нитридными выделениями.

Аналогичным образом из диаграммы состояния железо—хром можно получить информацию о структуре поверхностных слоев при диффузионном хромировании. Наружный поверхностный слой состоит из объемноцентрированных кубических кристаллов твердого раствора железо—хром. Далее по направлению внутрь по мере снижения концентрации хрома ниже предельной (~13 %) эта структура переходит в гранецентрированную кубическую у-фазу, отделяющую основной металл от ферритного поверхностного слоя. Соответствующие равновесные фазы при комнатной температуре состоят в наружной части поверхностного слоя из железохромистого феррита, к которому примыкает зона железохромистого феррита, выделившегося из аустенитной у-фазы, переходящая далее в основной металл.

Выбранные примеры характерны в том смысле, что они показывают действие диффундирующих элементов, расширяющих у-область (азот) и сужающих эту область (хром). Тем самым становится понятным, что возможны самые различные варианты структур поверхностного слоя. На основе схемы в заключение следует пояснить также и взаимосвязь между диаграммой состояния и профилем концентрации в поверхностном слое. Если подвергается обработке сплав с расширенной y-областью при температуре выше эвтектоидной, то сначала твердый у-раствор насыщается азотом. После перехода за предел растворимости азота в феррите происходит превращение в гра-нецентрированные кубические кристаллы а-фазы (твердый а-раствор). Эти кристаллы растут по направлению от поверхности в виде дендритов в соответствии с потоком диффундирующего вещества внутрь материала. Концентрация азота продолжает повышаться дальше до тех пор, пока не будет превышена его растворимость в у-фазе на поверхности. Теперь образуется у-фаза и тоже растет от поверхности внутрь. На границе раздела фаз имеются скачки растворимости или скачки концентрации между отдельными фазами. Эти скачки могут проявляться в смазанной форме, поскольку фронт кристаллитов имеет не плоскую ровную форму, а резко выраженное зубчатое строение.

В системе железо—хром у-фаза насыщается хромом и при этом превращается (в противоположность наблюдавшемуся в системе железо— азот) в а-фазу. По направлению потока диффундирующего вещества растут дендриты, так что граница раздела фаз перемещается внутрь. Эти диффузионные столбчатые кристаллы могут во время охлаждения от температуры обработки вырасти за пределы бывшей границы раздела фаз, соответственно сократив долю структуры, не подвергшейся превращению.

Образование поверхностных слоев лучше всего исследовать на примере слоев железо—углерод. По характерным реакциям газовых смесей на основе оксида и диоксида углерода, метана, водорода и водяного пара в качестве примера будет лишь кратко рассмотрено науглероживание и обезуглероживание железа в смесях СО + С02. На рис. 6.8 показаны равновесия между газовыми смесями СО + С02 и продуктами реакции железа в зависимости от температуры. Ниже штриховой линии железо окисляется двуокисью углерода до закиси FeO, поэтому при обезуглероживающем или науглероживающем отжиге пересекать эту линию (ниже) нельзя. Газовые смеси, содержащие 90 % СО по объему, находятся при 800 °С в равновесии с железом, имеющим содержание углерода около 0,9%. Это означает, что все стали с содержанием углерода от 0,4 до 0,9 % должны при обработке такой газовой смесью подвергаться науглероживанию. И наоборот, сталь, содержащая 0,9 % С, при обработке газом с 80 % СО при 800 °С должна обезуглероживаться до 0,4 % С. Если температура будет повышена, то обезуглероживание должно продолжиться, например при 1000 °С, до содержания в железе менее 0,05 % С.

При азотировании для аналогичных рассуждений можно воспользоваться учебной диаграммой (см. рис. 6.8). Классическое газовое азотирование осуществляется при температурах около 500 °С (максимально до 550 °С). Если обработка ведется с высоким содержанием аммиака (например, при 70 % NH3), то при 550 °С образуется слой е-нитрида. По мере снижения доли аммиака в азотирующем газе е-нитрид

сначала заменяется у-нитридом и, наконец, при содержании аммиака менее 10 % переходит в азотистый феррит. Если вести азотирование с низким содержанием аммиака в газе, например около 10 %, то повышением температуры можно из области азотистого, феррита попасть сначала в область азотистого аустенита и затем в область е-нитрида. При повышенном содержании аммиака повышение температуры ведет к замене фазы у фазой е.

Состояние основного металла в отличие от состояния поверхностного слоя под влиянием режима химической реакции не изменяется. Напротив, на него можно повлиять режимом термообработки. Нередко обрабатываемое изделие должно иметь структуру закалки или улучшения. Если в таком случае температура обработки превышает температуру отпуска, то материал будет стремиться перейти в равновесное состояние. При азотировании ниже температуры критической точки А1 стремятся не изменять отпущенное состояние или же объединить отпуск с азотированием. При цементировании материал аустенитизируется, как и при диффузионном хромировании. В этом случае для получения требуемой структуры сердцевины обычно достаточно только одной дополнительной обработки после формирования поверхностного слоя.

6.2.3. зависимости от времени, механизмы реакций, этапы, определяющие суммарную скорость реакции

Для интенсификации процессов обработки и получения состояний, далеких от равновесия, с технически важными свойствами поверхностного слоя нужно применять закономерности, определяющие скорость реакции, т. е. процессы, которые оказывают решающее влияние как на ход реакций превращения вещества во времени, так и на структуру поверхностного слоя. Это означает, что термодинамические и кинетические основы нужно учитывать в их взаимосвязи.

Формально зависимости между скоростью реакции и ее движущей силой могут быть представлены по аналогии с законом Ома. Скорость реакции RG пропорциональна движущей силе AG и обратно пропорциональна сопротивлению реакции RW:

RG = (1/RW) AG

или же в виде

RG = К AG,

откуда следует, что скорость реакции пропорциональна константе скорости К.

Движущей силой является перепад потенциалов между газом и поверхностью стали или перепад активностей (концентраций) в поверхностном слое. Кинетические условия выражаются суммарно константой скорости К. Если учесть массопе-ренос как между газом и твердым телом, так и внутри материала и отнести его к количеству массы, переносимой за единицу времени на единицу площади поверхности, то можно получить составленное в работе Коллина и др. балансовое уравнение для реакции превращения вещества на поверхности стали:

Таким образом, масса, перешедшая из газа на поверхность стали, должна быть равна массе вещества, продиффундировавшего в материал (или наоборот). Переход диффундирующего вещества между газом и твердым телом в термодинамическом отношении определяется разностью активностей этого, вещества в газе и на поверхности твердого тела, причем движущая сила процесса может быть также представлена в виде разности между фактической активностью и достижимой равновесной активностью, определяемой составом имеющегося газа.

Условия массопереноса и структура слоя определяются градиентом активностей (концентраций) в поверхностном слое, а в случае какого-либо конкретного материала при постоянной температуре — поверхностной активностью (концентра

цией). Если диффузия в поверхностном слое идет с большой скоростью, а реакции на поверхности развиваются очень медленно, то формируется пологий профиль концентраций (со сравнительно низкой концентрацией в поверхностном слое). Напротив, при малой скорости диффузии и быстром протекании реакций превращения вещества на поверхности формируется крутой профиль со сравнительно высокой концентрацией на поверхности. Концентрация (или активность) диффундирующего вещества в поверхностном слое в первом случае может оставаться весьма далекой от равновесия с газовой фазой, а во втором случае приближаться к этому равновесному значению. Взаимовлияние термодинамических и кинетических условий, т. е. в данном случае между активностью на поверхности и скоростью диффузии и реакции на поверхности, очевидно. Изменением активности на поверхности можно регулировать перепад потенциалов между газом и поверхностью материала и между материалом на поверхности и в сердцевине изделия (градиент активности) и тем самым балансировать подвод и отвод диффундирующего вещества от поверхности.

И наоборот, активность на поверхности определяется кинетикой подвода и отвода диффундирующего вещества. Теперь необходимо исследовать эти кинетические условия и их влияние на интенсивность хода процесса и состояние вещества, формирующегося в поверхностном слое. При этом должны быть учтены составляющие этапы массообмена между газом и материалом, продукты реакции, образующиеся во время реакции в поверхностном слое, а также процессы, протекающие при охлаждении от температуры реакции, и их влияние на продукты реакции в поверхностном слое.

В простейшем случае (например, при обезуглероживании тонких листов в атмосфере водорода) диффузия протекает достаточно быстро, чтобы по всему небольшому поперечному сечению изделия установилось равенство концентраций. Концентрации на поверхности и в середине по поперечному сечению в тонком углеродистом стальном листе почти равны и при постоянных условиях в газовой фазе определяют ход реакций превращения вещества. При этом возможно, что образуются фазы, близкие к равновесным, которые во время охлаждения останутся неизменными, например такие, как достаточно обезуглероженный твердый а-раствор железа. Таким образом, состояние материала может быть определено по равновесной диаграмме.

Во втором предельном случае растворимость диффундирующего вещества в основном металле очень мала. Активность диффундирующего вещества в твердой фазе должна быть почти равновесной с его активностью в газовой атмосфере, так что дальнейший ход превращения вещества и рост слоя определяются градиентом активности в поверхностном слое. Это означает, что здесь решающей для хода реакции является диффузия в поверхностном слое при почти постоянной активности на поверхности в противоположность первому примеру, когда активность в ходе реакции вплоть до достижения равновесия с газовой атмосферой повышалась или снижалась. В исключительных случаях образующийся слой может находиться и при температуре реакции, и после охлаждения в состоянии, близком к равновесному (например, как е-нитрид), так что фазовую структуру и здесь можно определить по равновесной диаграмме (диаграмме состояния).

При обработке в промышленных условиях оказалось, что концентрация (активность) на поверхности в очень многих случаях постепенно повышается. При этом изменяются и термодинамические предпосылки для реакций вещества с газовой атмосферой, и массопередача диффундирующего вещества в поверхностном слое. Экспериментальные исследования хода реакции показали, что для промышленных процессов могут иметь значение три закона зависимости от времени.

В случае I масса образца увеличивается линейно (пропорционально времени). Такая характеристика была установлена, например, при нарастании пористых оксидных слоев на стали. Продукт реакции — окисел — является газопроницаемым и поэтому допускает прямой контакт между окислительной атмосферой и поверхностью стали. Это, однако, означает, что передача вещества контролируется химическими реакциями на поверхности стали.

На начальной стадии роста плотных слоев в большинстве случаев тоже имеются условия для линейного роста. Скорость диффузии вначале значительно выше скорости реакции на поверхности стали, так что и здесь справедливы линейные законы зависимости от времени.

Страницы:    1  2  3  4  5  6  7  8  9   

Последние обсуждаемые темы

Самые обсуждаемые темы за все время

 Тема

Выставка ExpoCoating

Влияние агрессивных сред на цинковое покрытие

Защита чугунных труб

Хромирование стали

Технология серебрения металлов

Хромирование корпусов часов

Аффинаж в кустарных условиях

Удаление ржавчины со стали химическим методом

Серебрение латуни

Частые вопросы и ответы по разделу

 Тема

Сообщений 

Частые вопросы и ответы по разделу

11

Хромирование стали

5

Просто вопрос почему не лудят современные машины

3

Воронение стали

2

Удаление ржавчины со стали химическим методом

1

Серебрение латуни

1

Виды травления стали

1

Металлизация отверстий

1

Декоративное лужение

1

Гальваническое покрытие алюминия

1

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

Статьи

Подготовка поверхности металла перед нанесением покрытий
Электрохимическая защита, обработка (ЭХО)
Горячее цинкование
Ингибиторы коррозии
Осаждение покрытий из паровой фазы в вакууме
Металлизация
Коррозия сталей
Коррозия сплавов титана и алюминия
Коррозия сплавов рения и ниобия
Анодное покрытие - окисная пленка и ее применение
Защита смазками металла от коррозии
Горячее лужение
Свинцевание
• Алюминирование
Покрытие стали в газовой среде
Плакирование
Полимерные покрытия
Эмалирование
Цинковые протекторы
Коррозия и защита алюминия
Оксидирование
Фосфатирование

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

Ч 07:05 Круг 09Г2С с испытаниями на ударную вязкость

Ч 07:05 Круг стальной калиброванный ст. 45

Ч 07:04 Круг стальной калиброванный ст. 35

Ч 07:04 Круг стальной калиброванный ст. 20

Ч 07:04 Круг стальной г/к ст. 10

Ч 07:03 Круг сталь 50 из наличия

Ч 07:03 25Х1МФ круг жаропрочный

Ч 07:02 Круг стальной г/к 45Х по ГОСТ 2590-2006

Ч 07:02 Круг 5ХНМ, пруток стальной 5ХНМ, инструментальный

Ч 06:56 Круг ШХ15-В, пруток стальной ШХ15-В

Ч 06:55 Круг стальной г/к У8А по ГОСТ 2590-2006

У 17:16 Покупка лома черных цветных металлов, самовывоз.

НОВОСТИ

10 Декабря 2016 17:22
Подборка любопытных изобретений

11 Декабря 2016 12:02
”Восточный Порт” в ноябре показал рост грузооборота

11 Декабря 2016 11:19
Программе модернизации ”РЗОЦМ” присвоен статус приоритетного инвестиционного проекта

11 Декабря 2016 10:42
Эксклюзивную машину ”ЧТЗ” испытывают в Якутии

11 Декабря 2016 09:10
МК ”Сплав” выполнит заказ ОАО ”Казанькомпрессормаш”

11 Декабря 2016 08:03
”Группа ГМС” изготовила насосные агрегаты для АК ”АЛРОСА”

НОВЫЕ СТАТЬИ

Ремонт жилых и нежилых помещений

Современные кредитные карты - основные возможности

Токарные станки и их использование

Климатическое оборудование - основные разновидности

Промышленные газовые баллоны

Современные интерьерные камины и печи

Основы использования и классификации нержавеющих кругов

Основные виды современных генераторов электроэнергии

Нержавеющий лист и труба в химической промышленности

Спецодежда - выбираем правильно

Прием оловянного лома и стружки

НК Кабель на выставке CABEX

Качество сварочной проволоки Magmaweld доказано тестами

Основные виды световой рекламы с использованием эффекта бегущей строки

Волочильные машины для изготовления кабельной проволоки

Основные виды современных оконных жалюзи

СИП-панели для строительства каркасных домов

Основные виды и области применения термопар

Использование мешков для упаковки в отраслях промышленности

Пневмоцилиндры и пневматическое оборудование

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Открыт новый раздел: Прайс-листы в файлах! (Excel и др.), доступен упрощенный просмотр прайсов без скачивания!

Компания "РДМ" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2014 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.