Азотирование стали 40х13 в плазме высокочастотного разряда

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Клименко, Ольга Ивановна Научно-образовательный центр Б.П. Вейнберга (НОЦ Б.П. Вейнберга)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В процессе исследования были получены данные о структурных и функциональных свойствах стали 40х13 после процесса высокочастотного азотирования в Ar+N2+H2 среде, выявлено влияние потенциала смещения на свойства стали.
В результате работы показано, что в смеси аргона, азота и провести высокочастотное плазменное азотирование с получением глубокой диффузионной зоны. Проведено исследование кристаллической структуры в зависимости от амплитуды потенциала смещения. Исследовано влияние потенциала смещения на шероховатость поверхности, микроструктуру образцов. Оценена износостойкость покрытий. Определенно влияние амплитуды потенциала смещения на коррозионную стойкость образцов из стали 40х13.

Введение ……………………………………………………………………………………………………………………………… 13
Раздел 1. Азотирование …………………………………………………………………………………………………….. 15
1.1 Азотирование сталей: описание процесса и методы азотирования ………………………………… 15
1.3 Высокочастотное азотирование …………………………………………………………………………………… 24
1.4 Влияние параметров ионно-плазменного азотирования на структурные и функциональные
свойства сталей ………………………………………………………………………………………………………………… 26
1.4.1 Влияние температуры ионно-плазменного азотирования на структурные и
функциональные свойства сталей …………………………………………………………………………………….. 26
1.4.2 Влияние времени ионно-плазменного азотирования на структурные и
функциональные свойства сталей …………………………………………………………………………………….. 33
1.3.3 Влияние состава смеси газов на структурные и функциональные свойства сталей . 34
1.4.4 Влияние рабочего давления при азотировании на структурные и функциональные
свойства сталей ………………………………………………………………………………………………………………… 35
1.3.5 Влияние величины потенциала смещения на изделии на структурные и
функциональные свойства сталей …………………………………………………………………………………….. 37
Раздел 2. Экспериментальные методы и оборудование …………………………………………………………. 40
2.1 Лабораторная установка ……………………………………………………………………………………………… 40
2.2 Индуктивно−связанный источник плазмы РПГ−128 …………………………………………………….. 42
2.3 Методика пробоподготовки подложек …………………………………………………………………………. 43
2.4 Метод анализа морфологии поверхности …………………………………………………………………….. 44
2.5 Анализ кристаллической структуры образцов ……………………………………………………………… 45
2.6 Изучение микроструктуры поверхности ………………………………………………………………………. 48
2.7 Изучение микротвёрдости образцов …………………………………………………………………………….. 49
2.6 Исследование износостойкости образцов …………………………………………………………………….. 50
2.8 Определение коррозионной стойкости ………………………………………………………………………… 51
3 Экспериментальная часть …………………………………………………………………………………………………. 53
3.1 Режимы азотирования образцов …………………………………………………………………………………… 53
3.2 Исследование кристаллической структуры ………………………………………………………………….. 54
3.3 Микроструктура поверхности ……………………………………………………………………………………… 57
3.4 Шероховатость поверхности ……………………………………………………………………………………….. 60
3.5 Исследование твердости образцов по глубине ……………………………………………………………… 62
3.5 Изучение изностойкости ……………………………………………………………………………………………… 63
3.6 Коррозионная стойкость ……………………………………………………………………………………………… 64
Заключение …………………………………………………………………………………………………………………………. 69
Раздел 4. Финансовый менеджмент, ресурсосбережение и ресурсоэффективность ………………… 70
Введение ………………………………………………………………………………………………………………………….. 70
4.1. Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных исследований
с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……………………………………………………. 70
4.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования …………………………………….. 70
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений ……………………………………………………… 71
4.2 SWOT-анализ ……………………………………………………………………………………………………….. 72
4.3 Планирование научно-исследовательских работ …………………………………………………… 73
4.3.1 Структура работ в рамках научного исследования ……………………………………………… 73
4.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ ………………………………………………….. 73
4.3.3 Разработка графика проведения исследования ……………………………………………………. 74
4.4 Бюджет научно-технического исследования………………………………………………………….. 77
4.4.1 Расчет материальных затрат НТИ ………………………………………………………………………. 77
4.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных работ …………………………. 78
4.4.3 Основная заработная плата исполнителей темы ………………………………………………….. 79
4.4.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ……………………………………….. 81
4.4.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) …………………………… 81
4.4.6 Накладные расходы……………………………………………………………………………………………. 82
4.4.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта …………………… 82
4.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей) эффективности исследования ……………… 83
4.5.1 Интегральный показатель ресурсоэффективности ………………………………………………. 83
4.5.2 Интегральный показатель эффективности вариантов исполнения разработки ……… 84
Выводы по разделу «Финансовый менеджмент, ресурсосбережение и ресурсоэффективность» 86
Раздел 5 Социальная ответственность …………………………………………………………………………………. 87
Введение ……………………………………………………………………………………………………………………………… 87
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………………………………….. 88
5.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые нормы
трудового законодательства ……………………………………………………………………………………………… 88
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны исследователя …………. 88
5.2 Производственная безопасность ……………………………………………………………………………………… 90
5.2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов ……………………………………………… 91
5.3 Экологическая безопасность …………………………………………………………………………………………… 99
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………………………………………. 100
Выводы по Разделу 5 Социальная ответственность ……………………………………………………………. 103
Список литературы ……………………………………………………………………………………………………………. 104
Приложение A …………………………………………………………………………………………………………………… 111

Современная промышленность сталкивается с такими проблемами, как
преждевременный износ деталей и инструментов. Это исходит из того, что большинство
технологических процессов связанно с увеличением нагрузок, температур, агрессивных сред, в
которых работают технологические изделия. Следовательно, материалы, используемые для
производства конечных изделий, должны обладать определённым сочетанием функциональных
свойств, например, таких как износостойкость и коррозионная стойкость.
В настоящее время накоплен большой опыт по применению различных методов
химико‒термической обработки материалов, когда поверхностные слои металлов и/или сплавов
подвергают диффузионному насыщению элементами внедрения, в результате которого на
поверхности изделия образуется новый слой. Изменение химического состава поверхностных
слоёв достигается в результате их взаимодействия с окружающей средой (твердой, жидкой,
газообразной, плазменной), в которой обычно осуществляется нагрев. В результате изменения
химического состава поверхностного слоя изменяются его фазовый состав и микроструктура,
что, в свою очередь, вызывает изменение функциональных свойств модифицированного
материала. Один из наиболее эффективных инструментов для изменения свойств поверхности –
азотирование.
В общем смысле азотированием называют процесс химико-термической обработки
материалов, заключающийся в насыщении поверхностного слоя азотом, с целью повышения
твёрдости, износостойкости, усталостной прочности и коррозионной стойкости изделий [1]. В
настоящее время уже разработано большое число методов азотирования, используется газовое
азотирование, азотирование в растворах, широко востребовано ионно-плазменное
азотирование. Для технологического применения большой интерес вызывает ионно-плазменное
азотирование, которое осуществляется в разряженной среде. Несмотря на то, что оно требует
использование вакуумных систем, ионно-плазменное азотирование может быть реализовано
при меньшей температуре, обладает достаточно высокой повторяемостью и стабильностью, что
крайне важно при производстве конечных изделий. Тем не менее, значимой проблемой
азотирования является изменение морфологии поверхности изделий, которое может быть
вызвано как изменением кристаллической структуры азотируемой поверхности, так и её
эрозией в результате воздействия пучков ионов или плазмы. Ввиду этого, обычно после
азотирования выполняется дополнительная механическая обработка поверхности (шлифовка и
полировка) [2]. Изменение морфологии поверхности при азотировании существенно
ограничивает возможность реализации дуплексной технологии обработки материалов [3],
которая включает в себя азотирование поверхности и последующее осаждение
функционального покрытия в вакууме, используя физические методы осаждения.
Дуплексная обработка обычно применяется для улучшения адгезии и механических
свойства покрытий ввиду упрочнения основы (материала) в результате азотирования. Ввиду
этого большой практический интерес вызывает разработка технологии азотирования в вакууме,
которая оказывает минимальное влияние на морфологию поверхности. Для решения
рассматриваемой проблемы может быть эффективно применение азотирования в
высокочастотном разряде при использовании низких значений потенциала смещения на
изделии. Как влияет потенциал смещения на структурные характеристики, морфологию и
функциональные свойства металлов/сплавов изучено недостаточно, поэтому требуется
выполнить исследования такого рода на примере одного из широко используемых для
азотирования материала, например, стали 40х13.
Цель работы – получение данных о влиянии потенциала смещения на структурные и
функциональные свойства стали 40х13 при высокочастотном азотировании.
Задачи:
‒ выбор режимов азотирования стали 40х13 в плазме высокочастотного разряда;
‒ изучение структуры стали 40х13;
‒ определение функциональных свойств стали 40х13;
‒ анализ полученных результатов.
Объект исследования: сталь 40х13.
Предмет исследования: структурные и функциональные свойства стали 40х13.
Методы исследования: анализ литературы по теме исследования, изучение
кристаллической структуры, микроструктуры, морфологии поверхности, твердости,
износостойкости и коррозионной стойкости, обобщение и анализ, сравнение.
Раздел 1. Азотирование

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Азотирование стали 40х13 в плазме высокочастотного разряда»

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Исследование структуры и свойств биоинертных сплавов системы Ti-Nb
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Кальций-фосфатные мишени для ВЧ-магнетронного осаждения биосовместимых покрытий
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)