|
101 таллической матрице распределены дисперсные частицы второй фазы, то сплав обычно значительно прочнее, чем чистая матрица. Для этих сплавов характерно высокое сопротивление процессам восстановления, т.е. возврату и рекристаллизации [126]. Это очень важно для электролитических осадков железа, кристаллическая решетка которых содержит большое количество дефектов, при их концентрации значительно превышающей равновесную [120]. В силу высокой неравновесности осадки железа весьма чувствительны к отжигу. Движущей силой восстановления является избыточная свободная энергия, скрытая в электроосажденном металле (по аналогии с холодно деформированными металлами) [126]. Механизмы накопления энергии различны. При электроосаждении это может быть энергия, обусловленная образованием вакансий и других несовершенств: точечных дефектов, дислокаций, границ зерен, границ субзерен. Энергетические эффекты могут быть обусловлены также взаимодействием дислокации с конденденсированными атмосферами растворенных атомов. Как указывалось выше, зерна электролитического железа состоят из отдельных субзсрен, границы которых при обычных условиях электролиза представляют собой плотные скопления дислокаций. В местах большого скопления дислокаций и происходят дорекристаллизационные изменения в металле, связанные с выделением накопленной энергии. Некоторое изменение микротвердости до начала рекристаллизации объясняется снижением величины микроискажений вследствие удаления растворенного в осадке водорода [106]. Небольшое увеличение микротвердости чистого электролитического железа в начале отжига объясняется проникновением частично ионизированного водорода, находящегося в кристаллической решетке железа, в многочисленные "коллекторы”, представляющие собой замкнутые дефекты кристалла, размеры которых больше величины параметра решетки [120]. В процессе отжига отдельные вакансии могут рекомбинировать с образованием из них целых агрегатов. |
201 Причиной резкого снижения износа сплава Ре-Р после отжига объясняется образованием в покрытии фосфидов железа. Механизм износа таких материалов имеет некоторые отличительные особенности. Повышение износостойкости покрытий обусловлено высокой износостойкостью самих фосфидов, как весьма твердых структурных составляющих. О благоприятном влиянии такого рода включений на износостойкость материалов отмечает В.И. Ткачев [174]. Известно, что если в металлической матрице равномерно распределены дисперсные частицы второй фазы, то сплав обычно значительно прочнее, чем чистая матрица. Для этих сплавов характерно высокое сопротивление процессам износа. Можно предполагать, что частицы, обладающие высокими физико-механическими свойствами, выступают при износе из матрицы и подвергаются наиболее высокому нагружению. Они предотвращают адгезию металлических поверхностей и схватывания, а также способствуют лучшему распределению смазки по поверхности трущихся деталей в условиях граничного слоя. Все это способствует уменьшению при трении сопротивления движению и, следовательно, повышению износостойкости. ВЫВОДЫ 1. Причиной высокой твердости являются мелкозернистость (мелкоблочность) и микроискажения кристаллической решетки сплава, характер роста и плотность дефектов структуры, которые обусловливаются включениями легирующих компонентов. Легирующие компоненты и водород образуют с железом твердые растворы замещения и внедрения, вызывая искажения кристаллической решетки; молекулярный водород, гидраты, оксиды и другие кристаллы распадаются на маленькие когерентные зоны решеток, блоки измельчаются. 2. Микротвердость сплавов железа зависит от структуры, которая плотностью определяется составом электролита и режимом электролиза. 3. Увеличение концентрации легирующих компонентов, входящих в сплав железа, способствует повышению абсолютной величины внутренних 219 и Р. Все это приводит к значительному увеличению микротвердости железофосфорных сплавов. Результаты исследований показали равномерное распределение фосфора в отожженном покрытии. Можно ожидать, что распределение высокодисперсной фазы фосфидов железа будет носить такой же характер. Известно, что если в металлической матрице распределены дисперсные частицы второй фазы, то сплав обычно значительно прочнее, чем чистая матрица. Для этих сплавов характерно высокое сопротивление процессам восстановления, т.е. возврату и рекристаллизации [156]. Это очень важно для электролитических осадков железа, кристаллическая решетка которых содержит большое количество дефектов, при их концентрации значительно превышающей равновесную [179]. В силу высокой неравновесности осадки железа весьма чувствительны к отжигу. Движущей силой восстановления является избыточная свободная энергия, скрытая в электроосажденном металле (по аналогии с холодно деформированными металлами) [156]. Механизмы накопления энергии различны. При электроосаждении это может быть энергия, обусловленная образованием вакансий и других несовершенств: точечных дефектов, дислокаций, границ зерен, границ субзерен. Энергетические эффекты могут быть обусловлены также взаимодействием дислокации с конденденсированными атмосферами растворенных атомов. Как указывалось выше, зерна электролитического железа состоят из отдельных субзерен, границы которых при обычных условиях электролиза представляют собой плотные скопления дислокаций. В местах большого скопления дислокаций и происходят дорекристаллизационные изменения в металле, связанные с выделением накопленной энергии. Некоторое изменение микротвердости до начала рекристаллизации объясняется снижением величины микроискажений вследствие удаления растворенного в осадке водорода. Небольшое увеличение микротвердости чистого электролитического железа в начале отжига объясняется проникновением частично ионизирован 220 ного водорода, находящегося в кристаллической решетке железа, в многочисленные "коллекторы", представляющие собой замкнутые дефекты кристалла, размеры которых больше величины параметра решетки [179]. В процессе отжига отдельные вакансии могут рекомбинировать с образованием из них целых агрегатов. Это еще больше увеличивает число "коллекторов", в которых водород создает большие давления, приводящие к увеличению микронапряжений, что подтверждается результатами рентгенографического анализа. При отжиге максимальное значение микротвердости достигается в первые 10...15 мин. Увеличение времени отжига приводит к возрастанию сцепляемости покрытия с основой, что связано с диффузией фосфора в основу. Известно, что диффузия фосфора в металле идет односторонне, т.е. фосфор диффундирует в металл. Это обусловлено относительно низким значением первого ионизационного потенциала фосфора [156]. В результате исследований установлено, что для практических целей можно рекомендовать следующие режимы термической обработки железофосфорных покрытий: температура отжига 600...673 К, время 50...70 мин. В большинстве случаев эти режимы термообработки не влияют на структуру и свойства материала восстанавливаемых деталей. Известны причины, по которым фосфор считается вредной добавкой [184]: ликвация фосфора (расположен в основном по границам зерен) и относительно малая скорость диффузии, вследствие чего образовавшиеся сегрегации плохо рассасываются. С границ зерен фосфор не может диффундировать внутрь зерна, и перераспределять его можно только перекристаллизацией металла. В силу специфичности условий получения электролитических сплавов железа с фосфором, последний равномерно распределен по всей решетке железа, создавая в наших условиях сильно пересыщенный раствор замещения фосфора в а железе. При нагревании происходит не только обогащение дефектных участков решетки (как правило, границ субзерен), но и выделение новой фазы интерметаллических соединений-фосфидов железа в виде субмикроскопических образований |