INCREASING TO SURRFACE TOUGHNESS OF THE DETAILS OF THE MACHINES

ISSN: 2582-4686 SJIF 2021-3.261,SJIF 20222.889, 2024-6.875 ResearchBib IF: 9.948 / 2024 VOLUME-5, ISSUE-12 586 УДК 669.001 МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫЕ ПРОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН Мамарасулов Расулжон Бокижанович Наманганский Государственный Технический Университет, докторант. +998 94 766 67 67 АННОТАЦИЯ Характеристика состояния поверхности твердых тел и процессов, протекающих на ней, важна для понимания многих явлений, связанных с разрушением, химическими процессами, коррозией и т.п. Поверхностная диффузия является очень важным поверхностным процессом. В статье изучен процесс связанный с поверхностной диффузией и его влияние на свойства рабочих поверхностей деталей машин Ключевые слова: диффузия, миграция атомов, коррозия, разрушение, химический процесс, гранецентрированный куб, атом, рабочая поверхность, энтальпия, вакансия, твердые тела. МАШИНА ДЕТАЛЛАРИ ЮЗАСИНИ МУСТАХКАМЛИГИНИ ОШИРИШ УСУЛЛАРИ АННОТАЦИЯ Мақолада аустенит термик ишловбериш жараёнида металл юзасидаги содир бўлиши мумкин бўлган диффузияланиш жараёни ёритилган.Кристалланиш марказларининг ўсиши бир-бири билан чегараналувчи доначаларни хосил бўлишига сабаб бўлади, хар бир кристал марказидан донача ўниб чиқади. Шу билан биргаликда кристалланиш марказларининг умумий сони кристалланиш тезлигига боғлиқ бўлади, шунингдек берилган совутишда вақтга боғлиқ кристалланиш марказларининг хосил бўлиш тезлиги ортса, бунга мос холда суюқ металнинг хажми камаяди. Демак, доначалар сони уларнинг ўсиш тезлигига нисбпти орқали аниқланади. Таянч сўз ва ибораклар: қолип, кристалланиш маркази, суюқ металл, структура, ҳарорат, босим, модификациялашган кристаллик, қўшимча эламентлар атоми, темир модификацияси, майда донача, дисперция, эритма, миграция, қайнаётган қуйм INCREASING TO SURRFACE TOUGHNESS OF THE DETAILS OF THE MACHINES ABSTRACT The Explored particularities shaping the structure and complex mechanical characteristic construction steel with contents of carbon - 0,2% at chill from inside critical of the interval of the temperature. Got new proof of the possibility of the achievement good combination to toughness, viscosity and a flexible such steel when processing on ferrite-martensit structure. The rational modes unusual thermal processing are determined. Keywords: hot deformation, structured and phase conversions, re crystallization, mechanisms of the crushing, deep extraction, preparing products, fart crystallization, toughness, wear capability. ВВЕДЕНИЕ Для конкретного металла и поверхности заданной ориентации температурную зависимость коэффициента диффузии можно выразить соотношением, подобным уравнению Аррениуса, в виде ISSN: 2582-4686 SJIF 2021-3.261,SJIF 20222.889, 2024-6.875 ResearchBib IF: 9.948 / 2024 VOLUME-5, ISSUE-12 587 hT s Q eDDs − =0 , (1) где Qs – энтальпия активации, а D0 принято называть частотным множителем.Чтобы выяснить природу поверхностной диффузии, нам потребуется создать модель на основе детального анализа взаимодействия между поверхностными атомами, позволяющую правильно предсказывать значения D0, Qs. Едва ли нужно упоминать о том, что законченной модели подобного явления в настоящее время не существует и что попытки оценить эти величины основывались только на самых простых представлениях о процессе поверхностной диффузии. Рис 1. Образование «шейки» между частицей и плоскостью; а – исходное положение; б – после спекания. По аналогии с вакансионным механизмом объемной диффузии, согласно которому энтальпия активации рассматривается состоящей из двух слагаемых, а именно энтальпии зарождения вакансии и энтальпии ее миграции в решетке, можно записать, что mfs QQQ += , (2) где Qf - энтальпия зарождения способного диффундировать атома, а Qm – энтальпия его последующей миграции. Эта аналогия, однако, не совсем точна, поскольку внутри кристалла все атомы эквивалентны. У всех таких атомов имеется одинаковое число соседнқх атомов , чего, как совершенно очевидно, не можеть бқть на поверхности, если не считать нескольких редких случаев поверхностей (111) и (100) кристаллов с гранецентрированной кубической решеткой. Для таких поверхностей Qf - энтальпия зарождения адсорбированного атома, оставляющего вакансию на сингулярной плоскости, а Qm – энтальпия миграции этого атома из одной равновесной позиции при адсорбции в другую. Рис 2. Рост термических канавок по границам зерен при температуре 930 °С: а – 1 ч; б – 16 ч; в – 81 ч. ISSN: 2582-4686 SJIF 2021-3.261,SJIF 20222.889, 2024-6.875 ResearchBib IF: 9.948 / 2024 VOLUME-5, ISSUE-12 588 Отношение занятых адсорбированными атомами позиций к общему их числу определяется уравнением kTf G e − =  , (3) где ΔGf – изменение свободной энергии при зарождении адсорбированного атома. Вероятность того, что рядом с позиций, занятой адсорбированным атомом, окажется незанятая, равна произведению αβ, где α – число соседних возможных позиций, равное 4 для плоскостей (110) и 3 для плоскостей (111). Обозначив через n скорость перескока адсорбированных атомов на соединение позиции, а через τ среднее время между перескоками, получим, что n   = 1 , (4) Следовательно, kT m G - en  =  , (5) т.е. ekT m G f G+ − =   1 , (6) По теории блуждания Эйнштейна (2), коэффициент поверхностной диффузии выражается соотношением   2 4 1 = s D , (7) При выводе которого принимали, что средняя длина пробега атомов при перескоках равна расстоянию между соседними позициями, которые могут занимать адсорбированные атомы. Таким образом, eD kT m G f G s + − =  2 , (8) или eeD kT m H f H kT m G f G s ++ −− =  2 , (9) Здесь члены ΔНf и ΔНm соответствуют энергиям активации Qs и Qm , а члены ΔSf и ΔSm соответствующее изменение энтропий, помимо изменения идеальной энтропии смещения. Этот анализ, практически совпадающий с анализом, который был проведен [1] для вакансионного механизма объемной диффузии, действителен только для сингулярных плоскостей. На поверхностях же других ориентаций (например, по направлению [011] в решетке гранецентрированного куба), на таких поверхностях всегда существуют пороги или уступы. Таким образом, на них имеются явно неодинаковые атомные позиции, так что величины ΔGf и ΔGm нельзя считать однозначными. По [3], уравнение (9) еще остается в силе для поверхности с нелинейными ступёньками, если ΔGf относится к перемещению адсорбированногоатома с уступа на ступеньке в позицию на сингулярном участке поверхности. По методу Харта и Паунде можно вычислить ΔНf для той или иной поверхности металла с гранецентрированной кубической решеткой, близкой по ориентации к (100), считая, что величина ΔНf равна произведению разности между ISSN: 2582-4686 SJIF 2021-3.261,SJIF 20222.889, 2024-6.875 ResearchBib IF: 9.948 / 2024 VOLUME-5, ISSUE-12 589 начальными и конечным числами ближайших соседних атомов на энергию одной связи (Ф1), принимаемую равной 1/6 теплоты сублимации. Рис.3. Изменение ширины термических канавок по границам зерен меди в зависимости от длительности отжига (наклон прямых равен 1/4). В результате получается, что ΔНf =2 Ф1 ΔНm. Величину ΔНm подсчитывали как разницу между значениями потенциальной энергии адсорбированного атома при его нахождении в равновесной позиции и в седлообразной потенциальной яме между позициями адсорбции. Подсчет с использованием функции потенциальной энергии Морзе дает, что ΔНm≈Ф1, так что Qs ≈ 3 Ф1 = Ls/2, где Ls – теплота сублимации. По мнению Шюмона и Чоя уравнение (7) которое определяет Ds величина 1/τ есть средняя частота перескоков всех атомов на поверхности. Следовательно, если на поверхности имеется р различных позиций, то величина 1/τ определяется следующим уравнением:   = = +++ +++ === p ii i p it m ttt mmm t t t mi i p p 1 1 21 21 1  , (10) Здесь m – общее число перескоков за время t (принимается, что t достаточно велико для того, чтобы данный атом успел многократно побывать на позиции любого типа); mi - число перескоков c позиций первого типа; ti – общее время нахождения атома на позициях первого типа и т.д. При этом анализе опять были сделаны обычные упрощающие допущения, предполагающие, что свободная энергия атома однозначно определяется числом ближайших к нему соседних атомов и что частота колебаний одинакова во всех направлениях и не зависит от характера занимаемой атомом позиции. С учетом всех допущений выражение для Ds принимает вид hT H h S seenD  −    =  2 4 1 , (11) Где n1 изменяется от 1 до 2 в зависимости от ориентации поверхности, а ΔS1 и ΔН1 соответствуют перемещению атома с уступа на ступеньке (где он имеет 6 ближайших соседних атомов) в седлообразную потенциальную яму, где у него имеется два ближайших соседних атома, т.е. ΔН1=4 Ф1 (как отмечают Шюмон и Чой, на грани кристалла с решеткой гранецентрированного куба атом, находящийся в седлообразной потенциальной яме между двумя любыми позициями, всегда имеет два ближайших соседних атома). ISSN: 2582-4686 SJIF 2021-3.261,SJIF 20222.889, 2024-6.875 ResearchBib IF: 9.948 / 2024 VOLUME-5, ISSUE-12 590 Таким образом, в их анализе Qs = 2/3 Ls (для всех ориентаций), а величина Ds не зависит от направления на данной поверхности и очень мало изменяется в зависимости от ориентации поверхности. Из проводившихся выше простых рассуждений следует, что между энергией активации поверхностной диффузии и энергией решетки или теплотой сублимации Ls существует определенные взаимосвязь. Надежной корреляции между Ls и энергией активации объемной самодиффузии Qυ установить не удалось. Рис. 4. Изменение ширины термических канавок по границам меди в зависимости от длительности отжига ее в атмосфере водорода при различных температурах (в логарифмических координатах). Цифры рядом с температурами указывают наклон прямых [4]; □ – кварцевая трубчатая печь (точка росы - 45°С); ○ – кварцевая трубчатая печь (точка росы - 12°С); Δ – трубка печи из глинозема (точка росы - 45°С). По данным Шюмона и Чоя для металлов с гранецентрированной кубической решеткой, порядок величины Qs получился приблизительно таким же, как и для Qυ, что находится в явном противоречии с прежними взглядами. Литература [1]. D. Turnbull. In “Atom Movements”, ASM, Seminar, 1950, p. 129. [2]. А.А. Мухамедов. Исследование свойств после перекристаллизации стали. МиТОМ. 1972. № 12. с. 14-20. [3]. Т.М. Пугачева, М. С. Кенис, Б. Ф. Трахтенберг. Повышение работоспособности холодновысадочных матриц методом термоциклической обработки. В кн. : Термоциклическая обработка металлических материалов. Л. 1980. с. 70 – 71. [4]. Ю. О. Меженный, Ю. А. Скоков, Р. С. Ярославцева. Некоторые структурные превращения в сплаве Fe – 24%, связанные с выделением азота из твердого раствора. В кн.: Взаимодействие между дислокациями и атомами примесей в металлах и сплавах. Тула. ТПИ. 1969. с. 211-215. [5]. З. Абдуқаххоров, А. Қаюмов, Д. Эгамбердиев. Повышение прочности пила джиновых установок с применением нетрадиционных методов термической обработки. Проблемы механики, Ташкент, № 4 , 2007.