Борирование стали в домашних условиях

Борирование стали в домашних условиях

Наткнулся на очень интересную технологию «Борокобальтирование»
Вот тут (http://www.dpva.info/Guide/GuideChemistry/SolutionsMixturesMetalls/WaterMetallCovers/WaterMetallCoversBoronCobalt/) прочитал про технологию нанесения в «домашних»(наверняка ультроядовито) условиях.
Я так понимаю в рамках завода это реализовать совсем несложно. И персонал особо умный не требуется. Одна прачка с деревянным веслом, пусть шестерни в чане мешает. 🙂
Конечно, всегда есть шанс варки, на базе всего этого заводчанами винта, но полученная твёрдость внушает уважение 16 000 МПа (http://allmetallurgy.ru/obrabotka-i-napylenie/887-povyshenie-udelnoj-nagruzki.html)

Первый раз слышу, что бы твёрдость измеряли мегапаскалями. Обычно это делают по методу роквелла, или бринеля.
По Роквеллу, вдавливают алмазную пирамидку, а по Бринелю, стальной шарик.
Роквелл для твёрдых поверхностей, бринель для более мягкого металла.

Для сравнения: (http://www.adio.su/content/view/337/350/)
«Различные виды хромовых покрытий имеют следующие значения твердости, МПа: блестящий и серебристо-матовый — 7500—11000; молочный — 5400—6000; серый — 3500—4000; отожженный хром — 3500—4000. Наиболее твердые хромовые покрытия значительно превышают по твердости закаленные (5000 МПа) и азотированные (7500 МПа) стали. «

Не всё так гладко, как кажется. Покрытие может быть и твёрдое, но как оно держится на подлежащем металле, это вопрос. И второе, а как шестерню сделать меньше, для наложения слоя твёрдого металла? После гальванического покрытия, деталь станет больше на толщину этого покрытия.
Ещё вопрос. Как гальванизировать внутренние полости, там уже нужно ставить циркуляционные насосы и аноды специальной формы.
Да и сам процесс гальванического покрытия, довольно сложный процесс. Температура раствора должна выдерживаться в пределах 5 градусов, а то и меньше. Даже нанесение хромового покрытия, довольно затейливый процесс, упустил температуру и покрытие стало матовым, или вообще серым.

Насколько я в курсе дела, самое простое, в процессе укрепления поверхности детали, это осталивание. Позволяет делать покрытие с твёрдостью до HRC 50—56.
Но опять же, это хорошо подходит к простым деталям, допустим, круглым валам, осям, не имеющим внутренних полостей. Поверхность шестерни осталить очень сложно. Не говорю, что не возможно, но архисложно. Нужен анод специальной формы, повторяющий зубья шестерни и принудительная циркуляция раствора. Ну и естественно, шестерня должна быть меньше размером, на слой наложенного металла.

И самое сложное, для кустаря, после нанесения гальванического покрытия, деталь нужно как то обработать на станке, ибо нанесённый слой имеет различную толщину, в разных местах. А если слой достаточно толстый, ещё и имеет поверхность шершавую, с острыми пиками.
У нас восстанавливают хромированием, поршневые пальцы компрессоров. Что бы восстановить несколько десяток, подвеска висит около 8 часов, при этом ток через электролит около 120 ампер идёт и температура раствора 60 градусов.
Перед хромированием шлифовка на станке, затем сборка подвески, с изоляцией тех частей, что хромированию не подлежат, промывка ацетоном и декапирование в специальной ванне. Затем вся подвеска нагревается в ванне с горячей, проточной водой и вешается в ванну для хромировки. Вокруг подвески завешиваются свинцовые аноды, с 3-х сторон, по всей длинне. Сначала включается обратный ток, что бы убрать жировые отложения, если таковые всё таки остались, на несколько секунд, а затем даётся прямой ток, с плавным увеличением до максимума и оставляется работать на всю смену, а бывает, что и дольше.
После нанесения слоя хрома, подвеска достаётся из ванны, промывается в горячей воде, измеряется и разбирается. Затем поршневые пальцы поступают на шлифовальный станок, для придания нужного размера.
При этом, хромовое покрытие довольно пористое, простым глазом это конечно не видно, но говорят, что это полезное свойство, ибо в порах держится запас масляного слоя.
Довольно дорогое удовольствие.

как минимум такими вещами надо заниматься под тягой. а не дома на кухне. ибо оно вонять будет. и полезных реактивов там я не увидел.
и в перчатках.

Естественно. По крайней мере, хром, одно из вреднейших веществ. Из организма практически не выводится. Да думаю, что и остальные вещества то же не безвредны.
Хромовый ангидрид загружается только в респираторе, ибо пылит однако. Дышать таким очень вредно.
У нас круглые сутки работает вытяжка. Причём на каждую ванну, вытяжка своя и забор испарений ведётся прямо над поверхностью раствора, а не общим зонтом, над головой.
При этом в расвор нужно постоянно подливать подогретую дистилированную воду. Дистилятор работает круглые сутки, обеспечивая ванны водой. Что то же не удешевляет процесс.

И на счёт ванн. Ванны то же должны быть стойкими к агрессивным растворам. В промышленном производстве, обычно делаю ванны стальными и в них ставится чехол из винипласта. Но винипласт со временем протекает, приходится менять регулярно. Самые лучшие ванны, из нержавейки и стеклянные, но это уже совсем редкость. У нас ванна с нержавейки. Причём нержавейка должна быть с высоким содержанием лигирующего вещества.
А вот ванна декапирования, она может быть и стальной. Там щелочной состав и соли. Конечно то же не вечная, но стоит довольно долго. И аноды тут можно применять стальные.

И по процессу покрытия металлов. У нас регулярно идёт отбор проб из ванны, на предметт состава. Химлаборатория следит за этим зорко и дают указания, чего не хватает. А как в домашних условиях следить за составом, я не представляю.

Очень вкусный чай, с дистилированной воды. Ибо тут уже вкус только чая, а не примесей, которые есть в воде. Ну и чай желательно вкусный заваривать.:D
Про то, что дистилированную воду пить вредно, я знаю. Но с другой стороны, жить вообще вредно.:D Не говоря уже о куреве и водке:D

как минимум такими вещами надо заниматься под тягой. а не дома на кухне. ибо оно вонять будет. и полезных реактивов там я не увидел.
и в перчатках.

ага,а если милиция нагрянет,то как докажешь,что не винт варишь или крокодил. химии-то полная хата будет. ну и чекисты насядут,террориста,якобы зхадержать,им ведь тоже доказать надо,что ты шестерни улучшаешь,а не плутоний из батареек выплавляешь. D:D:D

Про то, что дистилированную воду пить вредно, я знаю. Но с другой стороны, жить вообще вредно.:D Не говоря уже о куреве и водке:D

жить вредно,-от этого умирают. evil::evil::evil::D

Виды термообработки

Термическая обработка (термообработка) стали, цветных металлов — процесс изменения структуры стали, цветных металлов, сплавов при нагревании и последующем охлаждении с определенной скоростью.
Термическая обработка (термообработка) приводит к существенным изменениям свойств стали, цветных металлов, сплавов. Химический состав металла не изменяется.

Виды термической обработки стали

Отжиг

Отжиг — термическая обработка (термообработка) металла, при которой производится нагревание металла, а затем медленное охлаждение. Эта термообработка (т. е. отжиг) бывает разных видов (вид отжига зависит от температуры нагрева, скорости охлаждения металла).

Закалка

Закалка — термическая обработка (термообработка) стали, сплавов, основанная на перекристаллизации стали (сплавов) при нагреве до температуры выше критической; после достаточной выдержки при критической температуре для завершения термической обработки следует быстрое охлаждение. Закаленная сталь (сплав) имеет неравновесную структуру, поэтому применим другой вид термообработки — отпуск.

Отпуск

Отпуск — термическая обработка (термообработка) стали, сплавов, проводимая после закалки для уменьшения или снятия остаточных напряжений в стали и сплавах, повышающая вязкость, уменьшающая твердость и хрупкость металла.

Нормализация

Нормализация — термическая обработка (термообработка), схожая с отжигом. Различия этих термообработок (нормализации и отжига) состоит в том, что при нормализации сталь охлаждается на воздухе (при отжиге — в печи).

Нагрев заготовки

Нагрев заготовки — ответственная операция. От правильности ее проведения зависят качество изделия, производительность труда. Необходимо знать, что в процессе нагрева металл меняет свою структуру, свойства и характеристику поверхностного слоя и в результате от взаимодействия металла с воздухом атмосферы, и на поверхности образуется окалина, толщина слоя окалины зависит от температуры и продолжительности нагрева, химического состава металла. Стали окисляются наиболее интенсивно при нагреве больше 900°С, при нагреве в 1000°С окисляемость увеличивается в 2 раза, а при 1200°С — в 5 раз.

Хромоникелевые стали называют жаростойкими потому, что они практически не окисляются.

Легированные стали образуют плотный, но не толстый слой окалины, который защищает металл от дальнейшего окисления и не растрескивается при ковке.

Углеродистые стали при нагреве теряют углерод с поверхностного слоя в 2-4 мм. Это грозит металлу уменьшением прочности, твердости стали и ухудшается закаливание. Особенно пагубно обезуглероживание для поковок небольших размеров с последующей закалкой.

Заготовки из углеродистой стали с сечением до 100 мм можно быстро нагревать и потому их кладут холодными, без предварительного прогрева, в печь, где температура 1300°С. Во избежание появлений трещин высоколегированные и высокоуглеродистые стали необходимо нагревать медленно.

При перегреве металл приобретает крупнозернистую структуру и его пластичность снижается. Поэтому необходимо обращаться к диаграмме «железо-углерод», где определены температуры для начала и конца ковки. Однако перегрев заготовки можно при необходимости исправить методом термической обработки, но на это требуется дополнительное время и энергия. Нагрев металла до еще большей температуры приводит к пережогу, от чего происходит нарушение связей между зернами и такой металл полностью разрушается при ковке.

Пережог

Пережог — неисправимый брак. При ковке изделий из низкоуглеродистых сталей требуется меньше число нагревов, чем при ковке подобного изделия из высокоуглеродистой или легированной стали.

При нагреве металла требуется следить за температурой нагрева, временем нагрева и температурой конца нагрева. При увеличении времени нагрева — слой окалины растет, а при интенсивном, быстром нагреве могут появиться трещины. Известно из опыта, что на древесном угле заготовка 10-20 мм в диаметре нагревается до ковочной температуры за 3-4 минуты, а заготовки диаметром 40-50 мм прогревают 15-25 минут, отслеживая цвет каления.

Читайте также  Можно ли убираться перед отъездом из дома?

Химико-термическая обработка

Химико-термическая обработка (ХТО) стали — совокупность операций термической обработки с насыщением поверхности изделия различными элементами (углерод, азот, алюминий, кремний, хром и др.) при высоких температурах.

Поверхностное насыщение стали металлами (хром, алюминий, кремний и др.), образующими с железом твердые растворы замещения, более энергоемко и длительнее, чем насыщение азотом и углеродом, образующими с железом твердые растворы внедрения. При этом диффузия элементов легче протекает в решетке альфа-железо, чем в более плотноупакованной решетке гамма-железо.

Химико-термическая обработка повышает твердость, износостойкость, кавитационную, коррозионную стойкость. Химико-термическая обработка, создавая на поверхности изделий благоприятные остаточные напряжения сжатия, увеличивает надежность, долговечность.

Цементация стали

Тонкая пленка окислов железа, придающая металлу различные быстро меняющиеся цвета — от светло-желтого до серого. Такая пленка появляется, если очищенное от окалины стальное изделие нагреть до 220°С; при увеличении времени нагрева или повышении температуры окисная пленка утолщается и цвет ее изменяется. Цвета побежалости одинаково проявляются как на сырой, так и на закаленной стали.

При низком отпуске (нагрев до температуры 200-300° ) в структуре стали в основном остается мартенсит, который, однако, изменяется решетку. Кроме того, начинается выделение карбидов железа из твердого раствора углерода в альфа-железе и начальное скопление их небольшими группами. Это влечет за собой некоторое уменьшение твердости и увеличение пластических и вязких свойств стали, а также уменьшение внутренних напряжений в деталях.

Для низкого отпуска детали выдерживают в течение определенного времени обычно в масляных или соляных ваннах. Если для низкого отпуска детали нагревают на воздухе, то для контроля температуры часто пользуются цветами побежалости, появляющимися на поверхности детали.

табл.1

Цвет побежалости Температура, °С Инструмент, который следует отпускать
Бледно-желтый 210
Светло-желтый 220 Токарные и строгальные резцы для обработки чугуна и стали
Желтый 230 Тоже
Темно-желтый 240 Чеканы для чеканки по литью
Коричневый 255
Коричнево-красный 265 Плашки, сверла, резцы для обработки меди, латуни, бронзы
Фиолетовый 285 Зубила для обработки стали
Темно-синий 300 Чеканы для чеканки из листовой меди, латуни и серебра
Светло-синий 325
Серый 330

Появление этих цветов связано с интерференцией белого света в пленках окисла железа, возникающих на поверхности детали при ее нагреве. В интервале температур от 220 до 330 ° в зависимости от толщины пленки цвет изменяется от светло-желтого до серого. Низкий отпуск применяется для режущего, измерительного инструмента и зубчатых колес.

При среднем (нагрев в пределах 300-500°) и высоком (500-700°) отпуске сталь из состояния мартенсита переходит соответственно в состояние тростита или сорбита. Чем выше отпуск, тем меньше твердость отпущенной стали и тем больше ее пластичность и вязкость.

При высоком отпуске сталь получает наилучшее сочетание механических свойств, повышение прочности, пластичности и вязкости, поэтому высокий отпуск стали после закалки ее на мартенсит назначают для кузнечных штампов, пружин, рессор, а высокий — для многих деталей, подверженных действию высоких напряжений (например, осей автомобилей, шатунов двигателей).

Для некоторых марок стали отпуск производят после нормализации. Этот относится к мелкозернистой легированной доэвтектоидной стали (особенно никелевой), имеющий высокую вязкость и поэтому плохую обрабатываемость режущим инструментом.

Для улучшения обрабатываемости производят нормализацию стали при повышенной температуре (до 950-970°), в результате чего она приобретает крупную структуру (определяющую лучшую обрабатываемость) и одновременно повышенную твердость (ввиду малой критической скорости закалки никелевой стали). С целью уменьшения твердости производят высокий отпуск этой стали.

Дефекты закалки

К дефектам закалки относятся:

  • трещины,
  • поводки или коробление,
  • обезуглероживание.

Главная причина трещин и поводки — неравномерное изменение объема детали при нагреве и, особенно, при резком охлаждении. Другая причина — увеличение объема при закалке на мартенсит.

Трещины возникают потому, что напряжения при неравномерном изменении объема в отдельных местах детали превышают прочность металла в этих местах.

Лучшим способом уменьшения напряжений является медленное охлаждение около температуры мартенситного превращения. При конструировании деталей необходимо учитывать, что наличие острых углов и резких изменений сечения увеличивает внутреннее напряжение при закалке.

Коробление (или поводка)возникает также от напряжений в результате неравномерного охлаждения и проявляется в искривлениях деталей. Если эти искривления невелики, они могут быть исправлены, например, шлифованием. Трещины и коробление могут быть предотвращены предварительным отжигом деталей, равномерным и постепенным нагревом их, а также применением ступенчатой и изотермической закалки.

Обезуглероживание стали с поверхности — результат выгорания углерода при высоком и продолжительном нагреве детали в окислительной среде. Для предотвращения обезуглероживания детали нагревают в восстановительной или нейтральной среде (восстановительное пламя, муфельные печи, нагрев в жидких средах).

Образование окалины на поверхности изделия приводит к угару металла, деформации. Это уменьшает теплопроводность и, стало быть, понижает скорость нагрева изделия в печи, затрудняет механическую обработку. Удаляют окалину либо механическим способом, либо химическим (травлением).

Выгоревший с поверхности металла углерод делает изделия обезуглероженным с пониженными прочностными характеристиками, с затрудненной механической обработкой. Интенсивность, с которой происходит окисление и обезуглерожевание, зависит от температуры нагрева, т. е. чем больше нагрев, тем быстрее идут процессы.

Образование окалины при нагреве можно избежать, если под закалку применить пасту, состоящую из жидкого стекла — 100 г, огнеупорной глины — 75 г, графита — 25 г, буры — 14 г, карборунда — 30 г, воды — 100 г. Пасту наносят на изделие и дают ей высохнуть, затем нагревают изделие обычным способом. После закалки его промывают в горячем содовом растворе. Для предупреждения образования окалины на инструментах быстрорежущей стали применяют покрытие бурой. Для этого нагретый до 850°С инструмент погружают в насыщенный водный раствор или порошок буры

Антикоррозионная обработка изделий после термической обработки

После термической обработки, связанной с применением солей, щелочей, воды и прочих веществ, могущих вызывать при длительном хранении изделий коррозию, следует провести антикоррозионную обработку стальных изделий, заключающуюся в том, что очищенные, промытые и высушенные изделия погружают на 5 минут в 20 — 30% водный раствор нитрита натрия, после чего заворачивают в пропитанную этим же раствором бумагу.
В таком виде изделия могут храниться длительное время

Борирование стали

Для повышения эксплуатационных свойств сталей различных марок применяют различные способы обработки поверхности материала. В числе распространенных методик не последнее место занимает технология борирования. Суть технологии заключается в насыщении поверхностного слоя металла соединениями бора и железа FeB и Fe2B.

Насыщение поверхности металла солями бора резко повышает износостойкость изделий из-за высокой поверхностной твердости прошедшей технологию борирования стали. Различные методы обработки преследуют одинаковую цель – повысить износостойкость борированной стали как того требует специфика применения изделий.

Применяя изделия из углеродистой стали, насыщенной бором, можно в некоторых отраслях промышленности сократить расход дорогих легированных сталей, поскольку обработка даже такой марки стали как Ст3 позволяет увеличить износостойкость в абразивной жидкостной среде в десятки раз.

Технология борирования

Основное назначение борирования поверхности – повышение износостойкости поверхности изделий при работе в агрессивных и абразивных средах при температурах до 800°С. Насыщение поверхностного слоя стали бором применяется для быстрорежущего и штамповочного инструмента, деталей дробильных и просеивающих машин, буровых установок и центробежных насосов.

Образование соединений бора приводит к некоторому изменению геометрических размеров детали, поэтому технологический процесс включает в себя механическую обработку поверхностей после образования упрочненного слоя. Ввиду высокой твердости и устойчивости к абразивам для обработки поверхностей используют шлифование и полирование поверхностей.

Технология борирования производится по различным методикам, применение которых диктуется особенностями производства и видами обрабатываемых изделий. Режим проведения процесса зависит от желаемой толщины покрытия и марки стали. Обычно борируемые стали содержат значительное содержание углерода и легирующих присадок. В перечень материалов, к которым применяется рассматриваемая технология, входят также изделия из нержавеющей стали.

Влияние легирующих элементов на глубину борированного слоя

Методы борирования стали

Большое разнообразие методов борирования стали позволяет использовать наиболее технологичные в каждом конкретном производстве. Наиболее распространенные методики таковы:

  • В газообразной среде;
  • В жидкой среде;
  • В твердой среде.

В некоторых случаях насыщение бором производится непосредственно при отливке деталей. Такой способ позволяет существенно упростить технологический процесс изготовления деталей конструкции, не требующих высокой точности при окончательной обработке.

Перечисленные выше методики обработки включают в себя большое количество разновидностей, которые отличаются некоторыми нюансами.

Комбинированное борирование углеродистой стали

Жидкостное безэлектролизное борирование

Для жидкостного борирования применяются расплавы смесей, основной составляющей которых является тетраборат натрия (бура) с добавкой карбида бора, хлорида натрия и силиката марганца. Температура расплавленной массы составляет 900°С. Толщина обработанного слоя может составлять до 0.2 мм. Жидкостное борирование в расплаве имеет то преимущество, что глубина обработки не зависит от формы обрабатываемой поверхности. Из недостатков нужно отметить, что расплав активных веществ быстро истощается, при этом компенсация расхода отдельных компонентов затруднена, как и определение химического состава смеси.

Примеры применения технологии жидкостного борирования

Электролизное борирование

Сократить время процесса при жидкостном борировании помогает использование эффекта электролиза при прохождении электрического тока через обрабатываемую деталь и расплав. Процесс электролизной обработки проходит при небольших значениях плотности тока и тех же температурах расплавленного электролита, что и при простом жидкостном борировании. Хотя при таком способе используется только бура, недостатком является ее большой расход, поскольку часть бора при электролизе выпадает в виде аморфной массы, которая, кроме того, может образовывать дефекты на поверхности заготовки.

Снизить температуру расплава помогает введение фторосодержащих добавок – фторида и фторбората натрия.

Газовое борирование

Равномерное и однородное проникновение бора в поверхностный слой металла достигается при использовании метода газового борирования. Борирование деталей производится при температуре 850°С в среде газов, содержащих оксиды, галогениды и водородные соединения бора. Выделяющийся при термическом разложении газов атомарный бор, оседает на поверхности изделий и диффундирует вглубь металла.

Следует отметить, что некоторые борирующие смеси газов очень взрывоопасны, что накладывает ограничения на применение данной методики.

Изготовление ножа в домашних условиях

покрытая тоньчайщей пленкой из карбида/нитрида или аморфного металла

научи как на кухне собрать плазмоган чтоб его напылить ванечка, 25 Апр. 11, 23:04

Вот древние (средневековые) методы получения нитрид/карбидной пленки на поверхности стали: Цианирование и Цементация
На поверхность горячей стали сыпется смесь порошков соды и красной кровяной соли.
В средние века, для этих целей, закалку клинка производили в куске мяса.

Если мне не изменяет склероз, в свое время дали Ленинскую премию за изобретения метода поверхностного лигирования стали.
В токарный станок закрепляется и вращается изношенный коленвал, к нему подносится магнит и между валом и магнитом насыпается высоколегированная стружка, которую удерживает магнитное поле.
Между магнитом и деталью пропускают импульсы тока. В слое стружек проскакивают искры, вжигающие в поверхность детали легирующую примесь, одновременно проводя закалку тончайшего поверхностного слоя.

Так же есть метод создания на поверхности тоньчайшего слоя аморфного металла:
короткий и очень мощный лазерный импульс расплавляет микронный слой металла на поверхности, но при этом металл не успевает существенно прогреться вглубину. После выключения лезера, тепло ухотит в глубь холодного металла, гораздо быстрее чем можно было бы достичь закалкой в жидкости. Скорость охлаждения получается миллионы градусов в секунду. Жидким петалл застывает неуспев построить кристаллическую решетку. Такой материал называется аморфный (стеклоподобный) металл. Его твердость приближается к твердости алмаза, а за счет того что под закаленным слоем находится мягкая упругая железка деталь не обладает хрупкостью и не выкрашивается.
Возможно, вместо лазера можно использовать электрическую искру, не знаю, но было бы здорово!

Посл. ред. 26 Апр. 11, 15:38 от Kotische

Kotische при всем уважении к тебе позволь заметить.
тема «изготовление ножа в домашних условиях».
можно и тему про получение металургических материалов с идеальной кристаллической решеткой
в условиях невесомости загнуть. да мало ли чего придумать можно. пиджак завернется.
бытовая «гаражная» реальность она гораздо проще

про восстановление слоя металла на валах знаю. наблюдал сие действо во времена лохматые.
только конструктив станка немного по другому был выполнен. диск имел магнитное свойство и подхватывал кромкой порошковый
материал из бункера. с другой стороны соприкасался с валом. к валу и диску были подключены разные полюса. происходила наплавка.
после обработки поверхность вала имела бОльшую прочность чем у нового. примерно так.

зы. кстати о птичках. углевание металла придумали еще япошки для заготовок своих самурайских режиков.

Япошки делали свои мечи из руды уже содержащей легирующие добавки, ванадий и т.п.
естественно не по тому что имели спектрометр и знали состав руды,
а потому что просто повезло им с рудой.
Индусы варили булат — композитный материал, имеющий волокнистую структуру где чредовались волокна высокоуглеродистой, низкоуглеродистой стали и чугуна.

Что мешает нам напылить на ту часть ножа где лезвие пленку ну например карбида вольфрама? ::)

ванечка, ты лучше скажи, как опытный металурх, можно ли использовать искровую закалку для упрочнения тонкого поверхностного слоя металла или нет? Есть в промышленности такая технология?
То что лазером упрочняют это я знаю.

Посл. ред. 26 Апр. 11, 23:23 от Kotische

Борированные слои имеют очень высокую твердость — до 2000 HV

Вроде как технология вполне реализуемая в гаражно-кухонных условиях.

Вот табличка соответствия различных величин твердости.

Посл. ред. 26 Апр. 11, 23:15 от Kotische

ты лучше скажи, как опытный металурх

не. я малоопытный. просто шифруюсь под гуру

с япошками все гораздо сложней чем кажется. к сожалению материал утерян.
выложил бы очень интересная была инфа. найти в сети подобное не смог.
булат варили не только индусы )
ладно это все лирика.
ты мне лучше объясни, для чего ты хочешь поднять твердость реж. кромки до запредельной величины?
я серьезно, не понимаю смысла. сознательно увеличивать хрупкость и получать пилу вместо ножа?
просто я пробовал, делал клинок с очень твердой кромкой (цементация и закалка токами свч). все проверял по науке с контролем в термичке.
и ты знаешь результат меня не впечатлил. он резал хуже чем просто кованный. потом просто сломался пополам когда пытался согнуть так же как кованный. такие пироги.
я могу понять когда применяется для специального инструмента работающего в строго узком диапазоне
нагрузок-температур и т.д. как скальпель хирурга например, только по мягкой ткани и он (лезвие) одноразовый
пленка карбид-вольфрам это ты имел ввиду HVOF? нет незнакомо. да и явно не домашняя технология.
борирование, опять же совсем не просто. сделать конечно можно все. но это получается
как удаление гланд афтогеном через анальное отверстие.
я консервативен наверное. считаю что можно и без этих навороченных «нанотехнологий» сделать
среднего качества рабочий нож. самостоятельно. мы ведь говорим о просто ноже. инструменте который работает в совершенно разных условиях.
это вечная попытка найти золотую середину. у кого то получается у кого то нет.
или найти способ, познать секрет, изготовления булата-дамаска-японских клинков.
но это волшебство практически

опять же совсем не просто. сделать конечно можно все. но это получаетсякак удаление гланд афтогеном через анальное отверстие. ванечка, 27 Апр. 11, 01:56

Расказываю историю из личной жизни.
Отец в совецкие времена увлекался спортивной рыбной ловлей,
но со снастями в те времена было гораздо сложнее чем сейчас,
мало что можно было купить, приходилось многое делать самому.
Так вот для зимней рыбной ловли считалось крутым делать грузила и мармышки из вольфрама, как материала имеющего плотность гораздо больше чем у свинца.
Но к сожалению вольфрам очень твердый материал и точить, а в особенности сверлить его — неимоверный гимор.
Основным способом обработки вольфрама на произвожстве является электроэррозия.
Так вот все, включая «знающих людей» делали круглые глаза и говорили что эта такоесложное оборудование и такая ужасная нанотехнология, что дома такое никак сделать не возможно.
Я же буквально за один вечер из подручного барахла сделал малюсенький искродрочильный станочек, который херачил в вольфрамовых прутках дырки что называется на раз два.
Так вот было приятно посмотреть на круглые глаза вышепоименованных скептиков, которым демонстрировалась эта игрушка в работе! 8)

Я это к чему говорю. Упомянутая тобой HVOF-технология это просто охереть не встать, думаю в гараже сделать будет трудновато, но так ведь на ней то свет клином не сошелся.

Посл. ред. 27 Апр. 11, 04:10 от Kotische

Я же буквально за один вечер из подручного барахла сделал малюсенький искродрочильный станочек, который херачил в вольфрамовых прутках дырки что называется на раз два. Kotische, 27 Апр. 11, 04:04

Kotische хорошо. нанесли микронную пленку такой твердости что у Роквела уши в трубочку свернулись.
сделали один рез клинком, второй и нож не режет. затупился. мы понимаем, что точить такой клинок. проще застрелится.
наши действия?
я тебя понимаю прекрасно. и ни в коем разе не спорю что сделать можно всё. было бы желание, время, средства.
попробуй и ты понять за счет чего клинок ножа долго работает не теряя остроты. почитай специализированные ресурсы что ли.
у нас тобой происходит как диалог немого с глухим. я к сожалению не обладаю даром объяснить суть темы коротко и внятно.

все же останусь при своем мнении. нож из кузни лучше ножа из под лазера.

Посл. ред. 27 Апр. 11, 11:54 от ванечка

у нас тобой происходит как диалог немого с глухим. я к сожалению не обладаю даром объяснить суть темы коротко и внятно. ванечка, 27 Апр. 11, 11:52

Ну вооот. а так хотелось поговорить на интересную тему.

нанесли микронную пленку такой твердости что у Роквела уши в трубочку свернулись.сделали один рез клинком, второй и нож не режет. затупился. мы понимаем, что точить такой клинок. проще застрелится. наши действия? ванечка, 27 Апр. 11, 11:52

В том то и дело что такой нож не должен быстро тупиться!
Незакаленная серцевина обладает высокой упругостью и не даст лезвию выкрашиваться,
а эта самая пленка будет держать высокую остроту лезвия и не даст ему быстро тупиться.

Блин, заинтриговали! Там в статейке написано, что борировать можно любую сталь.
Можно попробовать нож из нержавейки по этой технологии обработать, а то их собершенно невозможно до острого состояния заточить.

SnakeFish, там не просто сварка нужна.
сделать что то типа следующего:
вольфрамовым электродом с микропипельным зазором долбать по лезвию искрой.
Гимор в том, что в искре должна быть весьма большая энергия, что бы расплавить поверхностный слой металла, но малая длительность, чтобы прогрев был не глубоким. Это не так то просто реализовать. Kotische, 27 Апр. 11, 14:37

Борирование как способ упрочнения рабочих поверхностей технологической оснастки Текст научной статьи по специальности « Нанотехнологии»

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Филонников А.Л., Ринчинова С.В.

Рассмотрен химико-термический процесс борирования для упрочнения рабочих поверхностей техоснастки на примере захватов кристаллов из кремния. Показаны результаты сравнения двух методов борирования : в жидком расплаве буры в тигле с температурой до 1050 °С и в среде порошков в герметичных контейнерах с температурой до 950 °С.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Филонников А.Л., Ринчинова С.В.

Текст научной работы на тему «Борирование как способ упрочнения рабочих поверхностей технологической оснастки»

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 1 /2019

20. Верхотуров А.Д., Крюков В.Г., Мирзеханова З.Г., Коневцов Л.А. К вопросу о минеральных ресурсах Дальнего Востока и энтропийно- экологической материалогии / Труды 5-го Междунар. междисциплинар. симп. Physics of lead-free piezoactive and relative materials (analysis of current state and prospects of development) 02-06 сент. 2016. Вып. 5: в 2 т. Т. 1. Ростов/Дон: НИИ физики ЮФУ. 404 с. (С. 118-133).

21. Верхотуров А.Д., Крюков В.Г., Коневцов Л.А. К вопросу о проблеме комплексного использования минерального сырья Дальнего Востока / Технические науки — от теории к практике. Сб. статей по материалам LIX междунар. науч.-технич. конф. Новосибирск: Изд. АНС «СибАК», 2016, № 6. (118 с.). С. 45-61.

22. Верхотуров А.Д., Макиенко В.М., Коневцов Л.А., Строителев Д.В., Романов И.О. Получение новых материалов в Дальневосточном регионе: монография. В 2 ч. Ч. 1. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2013. 293 с.

23. Воронов Б.А., Крюков В.Г., Коневцов Л.А. О новом этапе развития науки о материалах и решении проблемы устойчивого развития Дальнего Востока // Физика бессвинцовых пьезоактивных и родственных материалов (Анализ современного состояния и перспективы развития) («LFPM-2018): Труды VII Междунар. междисципл. молодёжи, симпоз. (Ростов/Д — Туапсе, 20-24 сент. 2018): в 2 т. Изд-во ЮФУ, 2018. Т. 1. (444 е.). С. 234-242. ISBN 978-5-9275-2892-9.

24. Коптюг В. А., Матросов В. К., Левашов В. К. Новая парадигма развития России с ХХ1 века. Комплексные исследования проблем устойчивого развития: идеи и результаты. М.: Academia, 2000. 460 с.

25. Туманов Ю. Н. Плазменные технологии в формировании нового облика промышленного производства // Вестник РАН. 2006. Т. 76,№ 6. С. 491-502.

26. Ларичкин Ф. Д. Формирование концептуальной модели рационального недропользования // Ресурсы, технологии и экономика, 2005, № 3. — С. 11-18.

27. Соболевский П. Г. Об очищении и обработке сырой платины // Горный журнал. 1827. Т. II, кн. 4. С. 84109.

© Коневцов Л. А., Филонников А. Л., Ричинкова С. В., 2019

канд. техн. наук, доцент ТОГУ, г. Хабаровск, РФ E-mail: sehlrinch@mail.ru С.В. Ринчинова магистр 3 курса ТОГУ г. Хабаровск, РФ E-mail: sehlrinch@mail.ru

БОРИРОВАНИЕ КАК СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ

Рассмотрен химико-термический процесс борирования для упрочнения рабочих поверхностей техоснастки на примере захватов кристаллов из кремния. Показаны результаты сравнения двух методов борирования: в жидком расплаве буры в тигле с температурой до 1050 °С и в среде порошков в герметичных контейнерах с температурой до 950 °С.

борирование, оснастка, твёрдость, износ.

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 1 /2019

Эксплуатационные свойства рабочих поверхностей технологической оснастки, как и других машин, приборов, установок, их надёжность, долговечность в значительной мере зависят от износостойкости, сохранении требуемых размерных параметров деталей. Анализ литературных данных показывает, что для этих целей может использоваться метод борирования. Существуют несколько вариантов метода борирования, каждый из которых имеет свои специфические особенности [1, 2]. Этот метод упрочнения применяют для деталей, работающих как при статических, так и динамических нагрузках. Как метод химико-термической обработки, он применяется для различных видов деталей, работающих в условиях абразивного износа, при высоких температурах, различных агрессивных средах и т.д. В настоящей работе приводятся результаты исследований по упрочнению борированием рабочих поверхностей деталей технологической оснастки, в частности захватов для кристаллов кремния. Захваты изготавливаются из стали 40Х ГОСТ 4543-88 с последующей закалкой. Однако твёрдость после закалки не обеспечивает долговечности работы, поэтому представляет интерес исследование повышения эксплуатационных свойств рабочих поверхностей техоснастки с использованием метода борирования.

Методика и оборудование.

Для исследования были выбраны два метода борирования захватов: в жидкой среде (расплаве буры) и в среде порошков. Для борирования в расплаве буры была изготовлена установка с графитовыми электродами, конструкция которой была приведена в литературных источниках. Но попытки провести испытания не дали надлежащих результатов. Поэтому была спроектирована и изготовлена специальная установка, представляющая собой нагревательную печь с металлическим тиглем и пультом управления. Конструктивно печь состоит из футеровки (шамотный кирпич) с расточенным отверстием под тигель и нарезанной прямоугольной резьбой, в профиль которой уложена нихромовая полоса шириной 6 мм, служащая нагревательным элементом. К полосе приварены выводы, к которым подводится кабель от понижающего мощного трансформатора напряжением 50 В. Футеровка закреплена в металлическом корпусе. Печь сверху закрывается крышкой, также футерованной шамотом. Конструкция установки позволяет проводить борирование в широком диапазоне температур до 1050 °С, регистрируемой хромель-алюмелевой термопарой, включенной в цепь с потенциометром, что позволяет автоматически выдерживать режимы борирования. Необходимо отметить, что первоначально изготовленные сварные тигли оказались неработоспособными, так как произошло разрушение по сварному шву из-за агрессивности жидкой буры. В дальнейшем тигли изготавливались цельными из жаростойкой стали. Тигли представляют собой стаканы диаметром 110 мм и вы сотой 160 мм. Перед борированием в жидкой среде обезвоживался порошок буры (удаление 10 молекул Н2О, связанных с №2В^7). Обезвоживание проводилось при температуре 500-550 °С. Охлажденная обезвоженная бура представляет собой стеклообразную массу, которую дробят и помещают в тигель. Микроструктура исследовалась на микроскопе МИМ-10, а микротвёрдость измерялась с помощью микротвердомера ПМТ-3.

Исследования и обсуждения.

Борированию подвергались образцы из сталей Х12М, 40Х. Образцы крепились на подвеску и помещались в расплав буры. Борирование проводилось в течении 4 часов при температуре 900-1000 °С. Образцы после жидкостного борирования подвергались закалке. Захваты из стали 40Х после закалки деформируются, поэтому закалку необходимо вести в штампах. Остатки буры удалялись горячей водой. Образцы, прошедшие жидкостное борирование, имеют микротвёрдость: сталь 40Х — до борирования 3,2 ГПа, после — 16 ГПа; сталь Х12М — до борирования 7,8 ГПа, после — 20 ГПа.

Борирование в порошковых средах проводилась в герметичных контейнерах. Обязательной технологической операцией пред загрузкой порошков в контейнер является тщательное прокаливание для удаления влаги. Для борирования были выбраны порошки из карбида бора, а также смеси из порошка алюминия, борного ангидрида, фтористого натрия и оксида алюминия. Температура борирования в порошках составляла 950 °С.

Из образцов, прошедших борирование, были изготовлены шлифы для определения микроструктуры, степени и глубины упрочнения. Микроструктура борированного слоя представляет собой иглы новой фазы,

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 1 /2019

расположенные перпендикулярно поверхности диффузии. На поверхности борированный слой сплошной, плохо травящийся. Глубина борированного слоя, как и при любой химико-термической обработке, зависит от времени.

Сравнение двух методов борирования показывает, что образцы прошедшие жидкостное борирование, имеют серый цвет с матовым оттенком, а образцы, прошедшие процесс порошкового борирования — более тёмный цвет. Образцы после борирования в порошке карбида бора, имеют более высокую твёрдость по сравнению с жидкостным борированием, но они имеют больший разброс и нестабильность микротвёрдости по поверхности образца. Микротвёрдость образцов, пошедших борирование в порошковых смесях, ниже по сравнению с борированием в карбиде бора. Борирование в порошках имеет недостатки — трудно очищать образцы после борирования, поэтому было рекомендовано проводить борирование в жидких средах. Микротвёрдость образцов, которые борировались в порошках, достигала в некоторых случаях до 23 ГПа, но борированный слой очень хрупок.

1. Метод борирования существенно повышает твёрдость поверхностных слоёв, он технологичен, достаточно прост, позволяет получить однородную твёрдую поверхность.

2. Необходимо отметить недостаток борирования в жидкой среде — это большая агрессивность расплавленной буры, что требует специальных тиглей, а также удаление паров расплава.

3. Порошковый метод борирования выгодно отличается в этом отношении от жидкостного, но требует точного соблюдения технологии борирования.

Список использованной литературы:

1. Ляхович Л.С., Ворошнин Л.Г. Борирование стали. — М.: Металлургия, 1967.

2. Химико-технологическая обработка металлов и сплавов: Справочник Под ред. Л.С. Ляховича. — М: Металлургия, 1981.

© Филонников А. Л., Ричинкова С. В., 2019

Набережночелниский институт К(П)ФУ г. Набережные Челны, РФ E-mail: 25timur95@mail.ru

КОМПЛЕКСНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Комплексная оптимизация дает более обоснованный результат, чем частные задачи. В этой задаче целевой функцией является расход или стоимость условного топлива, а оптимизируемыми переменными -активные мощности электростанций, напряжения генераторов, реактивные мощности всех ее источников, а также коэффициенты трансформации. В качестве ограничений — равенств обычно используются уравнения узловых напряжений. Также задаются все необходимые ограничения — неравенства.

Оптимизация режимов, электроэнергетическая система, комплексная оптимизация, электрические сети.

При комплексной оптимизации рассматривается полная задача определения режима активных и реактивных мощностей системы. Электрическая сеть представляется таким образом, чтобы получить активные и реактивные мощности по всем необходимым ветвям и узлам. Так как изменения потоков мощности в сети влияют на узловые напряжения, то, значит, изменение потоков активных мощностей