Легирование поверхностное металла

Сплавы на основе железа. Само железо стойко к коррозии лишь в р-рах щелочей. Повышения стойкости добиваются с помощью легирования разл. элементами (см. Же.1еза сп.ювы). К коррозионностойким сталям относят хромистые, хромоникелевые, хромомарганцевоникелевые и хромомарганцевые. Их стойкость в разл. средах определяется структурой, а также св-вами образующихся пассивирующих поверхностных слоев (см. Пассивность металлов). При Hap>TiieHHH пассивирующей пленки в нейтральных н кислых р-рах хлоридов возникает питтинговая, щелевая и язвенная коррозия, а при т-рах больше 80 °С - коррозионное растрескивание. Для предупреждения структурно-избира-тельных видов коррозии (межкристаллитная, ножевая) стали дополнительно легируют Ti или Nb, а также снижают содержание в них С до 0.02%. [c.478]

Метод ионной имплантации (ионного легирования) заключается во введении легирующих элементов в поверхностные слои металлов путем использования ионных пучков. Легированный слой формируется при бомбардировке поверхности металлов ионами легирующих элементов, приобретающих высокие скорости в электрическом поле. Толщина этого слоя зависит в основном от природы и энергии ионов, а также от природы металла, на который наносится слой. [c.129]

Поверхностное легирование заключается в нанесении на защищаемую поверхность тонкого слоя металла из газообразной фазы вакуумным или плазменным напылением с последующей термообработкой. Так проводят аллитирование (А1), хромирование (Сг), силицирование (51) металлов. При этом для образования защитных пленок применяют металлы пассивные (Си, Ад, Ли) или стойкие к коррозии из-за образования на их поверхности плотной пленки оксида (А1, 2п, 5п, Сг, РЬ, N1). [c.197]

Имеется способ уменьшения коррозии металлов, который строго нельзя отнести к защите, — это легирование металлов, т. е. получение сплавов. Например, в настоящее время создано большое число нержавеющих сталей путем присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др. Такие стали, действительно, не покрываются ржавчиной, но их поверхностная коррозия хотя и с малой скоростью, но имеет место. Оказалось, что при добавлении легирующих добавок коррозионная стойкость меняется скачкообразно. Установлено правило (правило Таммана), согласно которому резкое повышение устойчивости к коррозии железа наблюдается при введении легирующей добавки в количестве /в атомной доли, т. е. один атом легирующей добавки приходится на восемь атомов железа. Считается, что при таком соотношении атомов происходит их упорядоченное расположение в кристаллической решетке твердого раствора, что и затрудняет коррозию. [c.140]

Гидрат окиси трехвалентного железа очень трудно растворим. Поэтому на нелегированных и легированных черных металлах защитные поверхностные слои могут образоваться только при достаточном подводе кислорода. Участки, не обдуваемые воздухом, не имеют поверхностного защитного слоя и поэтому остаются активными. Это и является причиной часто наблюдаемого на таких материалах образования так называемых аэрационных элементов. На аноде образуются ионы Ре +, но они реагируют по уравнению (4.3), образуя бугорки ржавчины только в среде с присутствием кислорода. В результате этого доступ кислорода к анодной поверхности предотвращается. На катоде со слоем покрытия беспрепятственно протекает реакция по уравнению (2.17) с образованием ионов 0Н . Затрудненная здесь анодная реакция дает лишь небольшое количество ионов Ре +, которые реагируют по уравнению (4.3) с другими компонентами Ог и ОН-, присутствующими в более значительных количествах, и упрочняют поверхностный слой (увеличивают его толщину). Для такого коррозионного элемента справедлива схема, показанная на рис. 2,6, причем силу тока элемента 1е здесь следует приравнять силе анодного частичного тока /а, о.. [c.133]

Для сокращения расхода дорогостоящих легирующих добавок получило распространение поверхностное катодное легирование металлов и сплавов в условиях возможного возникновения пассивности. [c.77]

Получение многокомпонентных диффузионных покрытий. Диффузионное легирование поверхности металлов только одним и даже двумя элементами не всегда позволяет достигнуть требуемых свойств. Новые или еще не использованные возможности открывают способы насыщения поверхности несколькими элементами. Соответствующим изысканиям в настоящее время уделяется большое внимание. Число работ по многокомпонентным покрытиям неуклонно нарастает из года в год. В первую очередь изучаются процессы насыщения сталей двумя элементами. Некоторые итоги работ по поверхностному насыщению железа и сталей двумя и тремя элементами подведены в обзоре [409] и монографии [51]. [c.270]

Металлографический и рентгеноструктурный анализы и измерение микротвердости показывают, что упрочненный слой имеет аустенитовую структуру. Упрочнение сопровождается высокой степенью легирования поверхностного слоя инструмента (или детали) компонентами твердого сплава (при упрочнении твердым сплавом) или другими упрочняющими металлами, вследствие чего он приобретает более высокую твердость и износостойкость. [c.216]

Увеличивает анодную пассивируемость сплавов добавление высокозарядных металлических или металлоидных ионов, которые повышают плотность тока катионных зарядов до необходимого для пассивации уровня. В качестве таких ионов можно использовать металлы Сг, У, V, Мп или металлоиды Si, С, В, Р, 8 и N. Повышают пассивируемость сталей также легированием небольшими добавками электрохимически положительных металлов (Ш, Рс1, Ки, Ке), облагораживающих потенциал коррозии металла положительнее потенциала полной пассивации и обеспечивающих достаточную для пассивации плотность катионного тока. Исследованиями последних лет было показано, что для достижения эффекта повышения коррозионной стойкости металлов достаточно обрабатывать только поверхностные слои металла. [c.73]

Сопротивление изнашиванию легированного металла обычно характеризуется двумя главными параметрами способностью металлической матрицы и карбидной фазы претерпевать превращения в поверхностных слоях, приспосабливаться к условиям трения и иметь минимальный износ. [c.28]

Из всех известных в настоящее время материалов титан и его сплавы относятся к числу наиболее стойких к морским средам при обычных температурах. Тонкая окисная пленка, образующаяся на поверхности титановых сплавов, обеспечивает полную защиту металла от коррозии. Разрушение этой пассивной пленки происходит только в специальных условиях. Несмотря на очень высокую общую стойкость титана, все же существует несколько коррозионных проблем, связанных с его использованием в морских условиях [68] питтинговая коррозия, наблюдающаяся в щелевых условиях при недостатке кислорода и температуре морской воды выше 120 °С коррозионное растрескивание высокопрочных титановых сплавов при наличии поверхностных дефектов на металле, к которому приложено растягивающее напряжение коррозионное растрескивание в солях при нагреве выше 260 °С. Эффективными мерами борьбы с этими видами преждевременного разрушения титановых сплавов являются легирование и термообработка. [c.116]

В отличие от испытаний без поверхностного упрочнения сопротивление усталости валов, упрочненных обкаткой, оказалось тем выше, чем выше прочностные характеристики металла, обеспеченные легированием и термической обработкой (см. рис. 79). [c.152]

Борьбу с этим очень опасным видом коррозии ведут а) применяя металлы, менее склонные к коррозионному растрескиванию (например, малоуглеродистую сталь, содержащую 0,2% С, с фер-рито-перлитной структурой) б) используя коррозионностойкое легирование (например, сталей хромом, молибденом) в) проводя отжиг деформированных металлов для снятия внутренних напряжений (например, отжиг деформированных латуней) г) создавая в поверхностном слое металла сжимающие напряжения (например, путем обдувки металла дробью или обкаткой роликом) д) тщательной (тонкой) обработкой поверхности для уменьшения на ней механических дефектов е) проводя обработку коррозионной среды (например, питательной воды котлов высокого давления) ж) вводя в электролит замедлители коррозии з) нанося защитные покрытия [c.335]

На рис. 7.51 в качестве примера показано увеличение скоростей поверхностных и объемных волн в закаленных сплавах алюминия при их старении. При нем происходит выделение частиц с иной кристаллической структурой (фаз) и переход кристаллической решетки твердого раствора в более равновесное (упорядоченное) состояние. Такие же изменения наблюдаются при отпуске закаленной стали. Создание неоднородных структур при выпадении крупных карбидных частиц в сталях, мартенситное превращение при закалке, появление участков эвтектики при пережоге алюминиевых сплавов, накопление дислокаций кристаллической решетки и повреждений в форме микро-трещин (при усталостных испытаниях) вызывает снижение скорости УЗ в материалах. Легирование металлов вызывает как увеличение, так и уменьшение скорости звука в зависимости от фазовых, в том числе аллотропических превращений (рис. 7.52). [c.791]

НИ0 концентрации электронов в зоне проводимости, обусловленное ионизацией примесных атомов металлов (см.процесс 2), а, следовательно, на увеличении коэффициента рассеяния. По мере дальнейшего легирования начинает сказываться участие самих примесных атомов в хемосорбции с образованием поверхностных гидридов металлов, т.е. все в большей и большей степени начинают проявляться микрохимические свойства принеси, т.е. локальный эффект. [c.274]

Так, например, хром и никель в нержавеющих сталях, диффундируя к поверхности, образуют оксидный слой, содержащий шпинель Ni r204 и частично шпинель РеСггО . Оксидный слой такого состава оказывается более устойчивым, чем просто оксид СГ2О3, образующийся на поверхности чистого хрома. Поверхностное легирование представляет собой насыщение поверхности данного сплава металлом, обладающим прочным оксидным слоем, — аллитирование, хромирование, силицирование и т. д. Оно осуществляется диффузионным путем из газовой фазы, содержащей пары или летучие соединения легирующего компонента, или нанесением слоя этого металла вакуумным напылением, плазменным напылением или даже наплавкой, но обязательно с последующей термообработкой изделия. При нанесении на поверхность данного металла легирующего компонента возможно образование между ними интерметаллидов. [c.540]

Метод имеет ряд преимуществ. Он обеспечивает возможность введения любой легирующей добавки в любой металл, точного регулирования толщины легированного слоя, строгой дозировки добавки и контроля ее чистоты, использования унифицированного оборудования для создания ионных пучков и автоматизации процесса имплантации. К достоинствам относится низкая рабочая температура процесса. К недостаткам метода следует отнести сложность и высокую стоимость оборудования для проведения ионной имплантации, а также сравнительно малую толщину легированного слоя, не превышающую 1 мкм. Однако преимущества метода в большинстве случаев искупают недостатки, и метод ионной имплантации все чаще используется для модификации поверхностных слоев металла для улучшения их физико-химических свойств, в частности для повышения коррозионной стойкости. [c.129]

Поверхностное легирование железа ионами бора (с энергией 5 кэВ) и ионами азота (с энергией 30 кэВ) дает возможность получать металл, стойкий в кислой среде благодаря высокой защитной способности поверхностного слоя. [c.132]

Большинство машин и аппаратов в процессе эксплуатации находится под одновременным воздействием циклически изменяющихся нагрузок и различных коррозионных сред, что обусловливает коррозионно-усталостное разрушение металла. Почти все методы, направленные на повышение сопротивления сплавов одновременному воздействию коррозионных сред и циклических напряжений (термическая и термомеханическая обработка, рафинирование, легирование, пластическая деформация, диффузионное насыщение, нанесение гальванических покрытий и т. д.), основаны на изменении структурно-напряженного состояния металла в объеме или в поверхностных слоях. [c.21]

Повышение стойкости железа к окислению при легировании хромом или алюминием происходит, вероятно, в результате значительного обогащения наружного слоя оксидной пленки легирующими компонентами. В сплавах Ре—Сг, как показали химический и электронномикроскопический анализы, средний слой оксидных пленок обогащен хромом, а внутренний, прилегающий к металлу, — хромом [56, 57]. Этот внутренний слой оксида в большей степени, чем РеО, препятствует миграции ионов и электронов. Обогащение оксидной пленки хромом в Сг—Ре-сплавах сопровождается обеднением поверхностного слря сплава, находящегося непосредственно под окалиной. Этим объясняется [c.204]

Наряду с влиянием металлов с различными исходными характеристиками на закономерности развития процессов схватьшания первого н второго рода значительно влияют, как показали результаты лабораторных испытаний, методы обработки металлов (механическое упрочнение, закалка, химико-термическая обработка, электролитическое покрытие поверхностей трения металлами, диффузионное упрочнение поверхностных слоев металла различными элементами при совместном пластическом деформировании прп трении, повышение теплоустойчивости металлов путем легирования редкими металлами и т. п.). [c.85]

В производстве применяют эмали, характеризуемые повышенной электропроводностью, повышенной радиационной стойкостью, повышенной теплопроводностью, повышенной жаростойкостью, повышенной износостойкостью, пониженной склонностью к налипанию на них различных веществ (антиадге-зионные), повышенной морозостойкостью, повышенной способностью к поглощению тепла, повышенной способностью к отражению тепла и света, а также эмали для защиты от высокотемпературной коррозии легированных сталей, для защиты оборудования, эксплуатируемого в пищевой промышленности технологические, разового действия — для защиты металла от окисления при горячей штамповке и свободной ковке, для обезуглероживания поверхностного слоя изделий из стали и чугуна, для легирования поверхностного слоя металла, для защиты специальных металлов и сплавов от возгонки летучих составляющих и др. [c.69]

Защита металлов, основанная на изменении их свойств, осуществляется илп специальной обработкой их поверхности, или легированием. Обработка поверхности металла с целью уменьшения коррозии проводится одним из следующих способов покрытием металла поверхностными пассивирующими пленками из его труднорастворимых соединений (оксиды, фосфаты, сульфаты, вольфраматы или их комбинации), созданием защитных слоев из смазок, битумов, красок, эмалей и т. п. и нанесением покрытий из других металлов, более стойких в данных конкретных условиях, чем защищаемый металл (лужение, цинкование, меднение, никелирование, хромирование, свннцование, родирс Ваиие и т. д.). [c.504]

Для решения этой задачи большое значение приобретает разработка оптимальных методов поверхностного легирования, таких, как термодиффузионная обработка, электроискровое легирование, ионная имплантация, электронно-лучевая обработка, которые позволяют обрабатывать поверхности, непосредственно соприкасающиеся с рабочими средами, расширяют возможности и эффективность использования катодных покрытий. Перспективным методом поверхностного легирования металлов и сплавов является ионная имплантация. Она позволяет регулировать толщину легированного слоя, концентрацию вводимых компонентов, их распределение по глубине за счет изменения энергии и рпзы внедрения. Толщина имплантированного слоя в зависимости от энергии может составлять от 0,1 до 3 мкм. Изменение коррозионной стойкости после ионной имплантаций происходит за счет обеспечивания пассивного состояния при имплантации металлами, разупрочнения структуры, приводящего к повышению сродства поверхности к кислороду, изменения дефект-но сти решетки. При этом важно, что для повышения защитных свойств вводимый элемент может образовывать с защищаемым металлом или сплавом метастабильный твердый раствор внедрения или замещения в широком диапазоне концентраций. [c.73]

В результате внедрения поверхностной закалки штанг можно полностью отказаться от легированной стали марки 20ХН кроме того, применение поверхностно закаленных штанг позволит значительно уменьшить вес колонн за счет снижения диаметра насосных штанг на одну, а иногда it на две ступени. Такое уменьшение веса колонны, помимо экономии металла, благоприятно влияет на долговечность станков-качалок и значительно уменьшает расход мощности на их привод. [c.112]

К химическому методу относится также контактное осажденгге металлов из раствора. Для листовых полуфабрикатов применяется горячий способ нанесения покрытий из расплавов цинка, олова, алюминия. Металлические покрытия должны обладать хорошей пластичностью. Пластичность покрытия определяется промежуточным слоем интерметаллидов, образующихся в результате реактивной диффузии. Для регулирования пластичности в расплавы вводятся добавки других металлов. В промышленности применяется также термодиффузионное поверхностное легирование сталей хромом, алюминием, кремнием и другими элементами с целью повышения их жаростойкости и коррозионной стойкости в агрессивных средах. Процесс проводится при высоких температурах из измельченной твердой или газовой фазы хлоридов или других соединений соответствующих металлов. [c.49]

Во втором издании (первое - в 1986 г.) рассмотрены основные положения теории коррозии металлов и сплавов. Проанализировано влияние условий эксплуатации на коррозию конструкционных сплавов. Изложены принципы создания металлических сплавов повышенной стойкости. Приведены свойства важнейших конструкционых материалов, в том числе данные по жаропрочным и жаростойким конструкционным сплавам. Указаны способы повышения коррозионной стойкости поверхностное легирование, создание металлокерамических сплавов, получение сплавов в аморфном состоянии, современные методы борьбы с газовой коррозией. [c.160]

Основные научные работы посвящены химии и технологии минерального сырья и физикохимии металлургических процессов. Создал методы переработки низкокачественных фосфатов, получения фосфора и фосфорной кислоты и утилизации газов и шлаков, образующихся нри переработке фосфатов. Изучал реакции фосфора и его оксидов с углекислым газом, диоксидом углерода и водой. Предложил методы получения мышьяковистых пестицидов. Изучал термодинамику процессов восстановления оксидов, сульфидов и фосфатов металлов. Независимо от П. X. Эм-мета открыл совместно с А. Ф. Ка-пустинским явление термической диффузии в реакциях восстановления закиси железа водородом. Разработал аппаратуру для исследования равновесия в реакциях взаимодействия оксидов металлов с водородом и равновесия распада поверхностного слоя оксида металла на металл и кислород. Руководил работами по использованию в металлургии природно-легированных руд. Принимал участие в геологических изысканиях минерального сырья, организации промышленных предприятий по их переработке и т. д. [c.80]

В машиностроении для этой цели разработан ряд методов обработки металлов, применение которых позволяет повышать прочность поверхностных слоев материала деталей [4—8],, улучшать антифрикционные свойства [10, 11], повышать антикоррози-анную стойкость деталей [9]. В машиностроении широко используются легированные стали, новые сплавы для подшипников скольжения специально исследуется роль микрогеометриче-ско ро качества поверхности и структуры граничных слоев металла в понижении изнашиваемости деталей и устанавливается наиболее целесообразная обработка поверхности для конкретных узлов трения [12, 13]. Наряду с улучшением конструкции машин, их деталей, совершенствуются система подачи смазки к поверх-ностя.м труш,ихся деталей и отвода тепла [14]. [c.103]

Как видно, все сплавы титана, содержащие платину от 0,29 до 0,54%, пассивируются с самого начала испытаний. Сплавы с меньшей концентрацией платины (от 0,03 до 0,064%) пассивируются также достаточно быстро. При еще меньшей концентрации платины (0,01—0,019 %) сплавы остаются активными в течение некоторого периода времени (4—12час.). Во время активного растворения поверхностная концентрация платины увеличивается вследствие коррозии основного металла до тех пор, пока соотношение анодных и катодных участков не станет благоприятным для пассивации титана. После этого даже такое минимальное содержание платины в титане вызывает переходе пассивное состояние. О повышении поверхностной концентрации катодной добавки в процессе коррозии свидетельствуют поляризационные кривые титана [135] и хрома [144], легированных платиной, снятые в разных условиях. Анодная кривая [c.88]

АЗОТИРОВАНИЕ, нитрирование— насыщение поверхностного слоя металлических изделий азотом. Азотированные слои отличаются повышенными твердостью, износостойкостью, пределом усталости (см. Усталость материалов) и коррозионной стойкостью в различных средах (остальная толща изделий сохраняет свойства исходного материала). А. подвергают термически (см. Закалка, Отпуск в термообработке) и механически (включая шлифование) обработанные новерхности изделий из сплавов железа углеродистых сталей, легированных конструкционных сталей, инструментальных сталей, нержавеющих сталей, жаропрочных сталей, высокопрочных магниевых чугунов, а также из некоторых цветных тугоплавких металлов. Перед А. обработанную поверхность тщательно очищают и обезжиривают. А. поверхностей изделий из с п л а -вов железа проводят, используя герметически закрытые муфельные печи, гл. обр. в среде газообразного аммиака (КНз) при т-ре 500— 700° С (прочностное А.). В этом интервале т-р происходит диссоциация (распад) аммиака по реакции КНз -> ЗН N. Выделяющийся атомарный азот адсорбируется (см. А дсорб-ция) поверхностью металла и диффундирует (см. Диффузия) в кристаллическую решетку металла, образуя различные азотистые фазы. В системе железо — азот при т-ре ниже 591° С последовательно возникают такие фазы а — твердый раствор азота в альфа-желеае (азотистый феррит, содержащий при нормальной т-ре около 0,01% N. См. также Альфа-фаза) у — нитрид (5,7—6.1% N) с узкой областью [c.30]

ПЕРЕЖОГ металла — дефект структуры металла, обусловленный его нагревом до т-ры, превышающей т-ру перегрева. Характеризуется окислением, а иногда и оплавлением границ зерен. Вследствпе пережога существенно снижаются усталостная прочность и предел прочности металла. Значительно сильнее, чем при перегреве металла, уменьшаются пластичность и вязкость, что приводит к образованию на поверхности стали после ковки или прокатки т. н. крокодиловой кожи — густой сеткп трещин. Излом пережя ениого металла — камневидный. В сплавах на основе меди П. м. появляется при т-ре 800—900° С, в сталях — при т-ре 1200—1300° С. Опасность пережога стали возрастает с повышением концентрации углерода, и если его содержится более 0,5%, т-ра нагрева металла под термообработку не должна превышать 1200° С. К понижению т-ры развития П. м. приводит, в частности, легирование цирконием сплавов кобальта с вольфрамом. Кислород и сера, содержащиеся в газовой среде печи, способствуют пережогу, гю крайней мере, в поверхностном слое металла. Диффузия серы и фосфора в сталях при повышенной т-ре (особенно при наличии кислорода) может стать причиной заметного снижения т-ры солидуса. Поэтому во избежание пережога предельную т-ру нагрева стали обычно выбирают на 100— 200° С ниже т-ры солидуса. В зависимости от длительности нагрева стали ири высокой т-ре в окислительной среде различают три стадии развития пережога. Первая стадия характери- [c.155]

Для повышения износостойкости литых деталей иногда применяют способ цоверхностного легирования. Сущность этого способа состоит в том, что рабочую поверхность литейной формы насыщают легирующим элементом. В момент заполнения формы жидким металлом легирующий элемент диффундирует в поверхностный слой отливки. В результате стальная или чугунная отливка приобретает износоустойчивую поверхность. Такой способ поверхностного упрочнения литых деталей можно применять в простом и оболочковом литье. [c.276]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология