Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Коррозионностойкие стали, их свойства и применение 11
1.1.1. Хромистые стали 13
1.1.2. Хромоникелевые стали 16
1.1.3. Анализ существующих способов упрочнения коррозионностойких сталей 21
1.2. Физико-химические закономерности процесса азотирования 25
1.2.1. Фазы в системе «железо-азот» 25
1.2.2. Механизм образования азотированного слоя 27
1.2.3. Строение азотированного слоя в легированных сталях 30
1.2.4. Влияние режимов азотирования и состава обрабатываемой стали на процесс формирования азотированного слоя 36
1.3. Эксплуатационные свойства азотированных сталей 39
1.3.1. Твердость азотированного слоя 42
1.3.2. Износостойкость азотированного слоя 46
1.3.3. Сопротивление усталостному разрушению 53
1.3.4. Жаропрочность азотированных сплавов 55
1.3.5. Коррозионная стойкость 57
1.4. Анализ способов азотирования коррозионностойких сталей 60
1.4.1. Традиционное газовое азотирование 60
1.4.2. Плазменное азотирование 64
1.4.3. Азотирование в тлеющем разряде (ионное азотирование) 66
1.4.4. Плазменно-ионная имплантация 67
1.4.5. Азотирование в виброкипящем слое 68
1.4.6. Высокотемпературное азотирование 69
Глава 2. Термодинамические модели образования нитридных фаз при азотировании хромоникелевой стали
2.1. Анализ термодинамических условий образования нитридов 76
2.2. Расчет равновесных параметров насыщающей среды при образовании нитридов на основе термодинамических моделей 78
2.2.1. Модель образования нитридов при взаимодействии газообразного азота с чистыми металлами 79
2.2.2. Модель образования нитридов при взаимодействии азота с элементами легированной стали 84
2.2.3. Модель образования нитридов железа при азотировании в аммиаке 88
2.3. Прогнозирование фазового состава азотированной стали в зависимости от параметров азотирования 91
Глава 3. Методика проведения экспериментальных исследований
3.1. Методика проведения процесса азотирования 94
3.1.1. Выбор диапазона технологических параметров азотирования 94
3.1.2. Описание автоматизированной установки для азотирования 96
3.1.3. Принцип автоматического регулирования параметров азотирования 100
3.2. Методика исследования строения азотированного слоя 103
3.2.1. Металлографический анализ 103
3.2.2. Фазовый рентгеноструктурный анализ 104
3.2.3. Микрорентгеноспектральный анализ 105
3.3. Методы испытаний физико-механических свойств азотированных сплавов 105
3.3.1. Дюрометрический анализ 105
3.3.2. Испытания на износостойкость 106
3.3.3. Испытания на абразивный износ 107
3.3.4. Определение прочности и пластичности 108
3.3.5. Испытания на жаропрочность 108
3.3.6. Определение коррозионной стойкости 109
3.3.7. Испытания на жаростойкость 111
Глава 4. Исследование влияния параметров азотирования на строение азотированного слоя хромоникелевых сталей
4.1. Фазовый состав азотированной поверхности 113
4.1.1. Фазовый состав поверхности после азотирования в чистом и разбавленном азоте 113
4.1.2. Фазовый состав поверхности после азотирования в чистом и разбавленном аммиаке 114
4.1.3. Изменение фазового состава по толщине азотированного слоя 121
4.2. Особенности микроструктуры азотированного слоя хромоникелевых сталей 128
4.2.1 Общие закономерности строения азотированного слоя 128
4.2.2. Влияние температуры азотирования на структуру азотированного слоя 128
4.2.3. Влияние состава насыщающей среды на структуру азотированного слоя 133
4.2.4. Строение азотированного слоя после 2-х стадийных процессов (азотирование + отжиг) 139
4.3. Кинетика роста азотированного слоя 141
Глава 5. Исследование механических свойств азотированных хромоникелевых сталей
5.1. Влияние азотирования на микротвердость азотированного слоя 149
5.1.1. Влияние температуры азотирования на микротвердость слоя 152
5.1.2. Влияние состава насыщающей среды на микротвердость слоя 152
5.2. Износостойкость азотированной поверхности 160
5.2.1. Влияние температуры азотирования на износостойкость 164
5.2.2. Влияние состава насыщающей среды на износостойкость 166
5.2.3. Исследование абразивной износостойкости отдельных участков слоя 168
5.3. Исследование прочности и пластичности азотированных сталей 171
5.4. Влияние эксплуатационных температур на прочность азотированных сталей 175
5.5. Исследование коррозионной стойкости азотированных сталей 178
5.6. Исследование жаростойкости азотированных сталей 182
5.7. Выбор оптимальных режимов азотирования для повышения эксплуатационных свойств хромоникелевых сталей 184
Общие выводы 188
Список используемых литературных источников 194
