Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 3 2019 106 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Определен ие эффективного коэффициента диффузии вакансий в ультрадисперсном электролитическом железе и его влияние на режимы термической обработки Анатолий Венедиктов a, * , Виктор Овсянников b , Николай Венедиктов c Тюменский индустриальный университет, ул. Володарского, 38, г. Тюмень, 625000, Россия a https://orcid.org/0000-0002-6899-4297, annattoliy@gmail.com, b https://orcid.org/0000-0002-7193-7197, vik9800@mail.ru , c https://orcid.org/0000-0001-6175-7312, venediktovan@tyuiu.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Электролитическое железнение широко при- меняется для повышения износостойкости и твердости поверхности, а также для восстанов- ления изношенных деталей машин. Вместе с тем известно, что свойства гальва- нических покрытий в ходе эксплуатации могут ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 620.22 История статьи : Поступила: 18 июня 2019 Рецензирование: 05 июля 2019 Принята к печати: 15 июля 2019 Доступно онлайн: 15 сентября 2019 Ключевые слова : Электролитическое железо Ультрадисперсные покрытия Диффузия Коэффициент диффузии Отжиг Старение Межзеренная диффузия Вакансии Дислокации Гальванические покрытия АННОТАЦИЯ Введение. Электролитическое железнение широко применяется для повышения износостойкости и твердости поверхности, а также для восстановления изношенных деталей машин, однако свойства гальванических покрытий в ходе эксплуатации могут изменяться, и даже длительное старение не приводит к стабилизации свойств. Сокращение времени стабилизации достигается термической обработкой, расчет режимов которой для ультрадисперсных покрытий целесообразно проводить, основываясь на законах диффузииточечныхдефектов. Цельработы. Рассчитатьэффективныйкоэффициентдиффузии,учитывающий зернограничную диффузию в ультрадисперсном электролитическом железе и на основании его найти режимы термической обработки, необходимые для стабилизации свойств покрытий. Методы исследования. Применялись: растровая и просвечивающая электронная микроскопия – для изучения зеренной структуры и межзеренных границ; термодинамические расчеты – для нахождения коэффициентов диффузии; программа Comsol Multiphysics – для определения температуры и времени, необходимых для стабилизации свойств железа. Результаты и обсуждения. Получено выражение для определения коэффициента эффективной диффузии для электролитического ультрадисперсного железа, учитывающее влияние межзеренных границ. Термодинамические расчеты показали, что по сравнению с объемным эффективный коэффициент диффузии может быть на два порядка выше и во многом определяется размером зерна. Методом микроструктурного анализа установлены режимы получения ультрадисперсного покрытия с большой долей межзеренных границ и экспериментально подтверждено, что вклад зернограничной диффузии имеет смысл учитывать при размерах зерен менее 100 нм, которые соответствуют жестким режимам осаждения покрытий. Компьютерное моделирование показало, что температура отжига ультрадисперсных железных покрытий может быть снижена на 50  С по сравнению с ранее известными данными. ______ *Адрес для переписки Венедиктов Анатолий Николаевич , к.т.н., доцент Тюменский индустриальный университет, ул. Володарского, 38, 625000, г. Тюмень, Россия Тел.: +7 (904) 490-29-20, e-mail: annattoliy@gmail.com изменяться и оказывать влияние на работоспо- собность всего изделия. В работах [1, 2] показано, что изменение свойств при старении электроосажденного же- леза обусловлено миграционными процессами вакансий [3], избыточная концентрация которых фиксируется после электроосаждения [4, 5]. В то же время старение даже в течение 3000 ч не приводит к стабилизации свойств [6]. Сокращение времени стабилизации свойств до приемлемого на практике достигается отжигом при температурах, обеспечивающих протека- ние диффузионных процессов [7]. Последние, в Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2019 Том 21 № 3 с. 106–114 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.3-106-114 Для цитирования: Венедиктов А.Н., Овсянников В.Е., Венедиктов Н.Л. Определение эффективного коэффициента диффузии вакансий в ультрадисперсном электролитическом железе и его влияние на режимы термической обработки // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 3. – С. 106–114. – DOI:10.17212/1994-6309-2019-21.3-106-114.