Экспериментальное и теоретическое изучение поверхностных явлений при взаимодействии углеводородных атмосфер низкого давления со сплавами железа

Авторы: Королев И.П.
Опубликовано в выпуске: #10(15)/2017
DOI: 10.18698/2541-8009-2017-10-180
Раздел: Металлургия и материаловедение | Рубрика: Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов
Ключевые слова: химико-термическая обработка, цементация, диффузия, атмосферы низкого давления, обезуглероживание, атомистическое моделирование
Опубликовано: 04.10.2017

Проведено экспериментальное исследование взаимодействия предварительно насыщенного углеродом железа с атмосферами низкого давления. Численно оценен эффект обратного массопереноса углерода из железного сплава в среду, соответствующую пассивной стадии технологического процесса вакуумной цементации. Установлено, что обратный массоперенос слабо зависит от объема рабочей камеры. Наиболее сильно обезуглероживание зависит от состава печной атмосферы. Установление точного значения данного коэффициента дает возможность повысить точность расчета концентрационных кривых углерода при двухстадийных и циклических режимах вакуумной цементации. Полученные результаты с учетом раннее опубликованных данных открывают возможность создания физической модели насыщения железа и его сплавов различного состава в углеводородных средах и повышения качества управления.

Литература

[1] Смирнов А.Е., Семенов М.Ю. Применение вакуумной термической и химико-термической обработки для упрочнения тяжело нагруженных деталей машин, приборов и инструмента. Наука и образование: научное издание, 2014, № 2. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/700036.html.

[2] Reinhold B. Plasma carburizing: exotic with potential. International Heat Treatment & Surface Engineering, 2009, vol. 3, no. 4, pp. 136–140.

[3] Рыжов Н.М., Смирнов А.Е., Кириллов К.И., Семенов М.Ю. Complex system of ion carbonitriding control. Металловедение и термическая обработка металлов, 1996, № 1, с. 11–15.

[4] Семенов М.Ю., Смирнов А.Е., Рыжова М.Ю. Расчет концентрационных кривых углерода при вакуумной цементации сталей. Металловедение и термическая обработка металлов, 2013, № 1, с. 38–42.

[5] Теснер П.А. Образование углерода из углеводородов газовой фазы. Москва, Химия, 1972, 136 с.

[6] Смирнов А.Е. Разработка способов активного контроля и автоматизация процесса ионной цементации легированных сталей. Дисс. ... канд. техн. наук. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1991, 198 с.

[7] Елисеев Ю.С., Крымов В.В., Нежурин И.П., Новиков В.С., Рыжов Н.М. Производство зубчатых колес газотурбинных двигателей. Москва, Высшая школа, 2001, 495 с.

[8] Семенов М.Ю., Демидов П.Н., Рыжова М.Ю., Королев И.П. Закономерности массопереноса углерода при цементации в атмосферах низкого давления и граничные условия математической модели. Вестник Брянского государственного технического университета, 2016, т. 2, № 3, с. 102–107.

[9] Exner K.S., Hess F., Over H., Seitsonen A.P. Combined experiment and theory approach in surface chemistry: Stairway to heaven? Surface Science, 2015, vol. 640, pp. 165–180.

[10] Hess F., Farkas F., Seitsonen F.P., Over H. “First‐Principles” kinetic Monte Carlo simulations revisited: CO oxidation over RuO2 (110). Journal of computational chemistry, 2012, vol. 33, no. 7, pp. 757–766.

[11] Гельчинский Б.Р., Мирзоев А.А., Воронцов А.Г. Вычислительные методы микроскопических теории металлических расплавов и нанокластеров. Москва, Физматлит, 2011, 196 с.

[12] Kar’kina L.E., Kar’kin I.N., Yakovleva I.L., Zubkova T.A. Computer simulation of carbon diffusion near b/2 [010](001) dislocation in cementite. The Physics of Metals and Metallography, 2013, vol. 114, no. 2, pp. 155–161.

[13] Рыжов Н.М., Семенов М.Ю. Определение коэффициента диффузии углерода для расчета неизотермических режимов высокотемпературной ионной нитроцементации. Металловедение и термическая обработка металлов, 2000, № 6, с. 26–30.