SU1486538A1 - Способ повышения коррозионной стойкости металлов и сплавов - Google Patents

Description

Изобретение относится к обработке металлов и сплавов потоками энергии. Цель изобретения - повышение производительности при сохранении коррозионной стойкости. Способ включает облучение мощным ионным пучком наносекундной длительности с плотностью тока 120-200 А/см^ и числом импульсов не менее 5. 1 табл.

азота с энергией от 0,2 до 0,5 МэВ, плотностью тока (120-200) А/см², длительностью импульса 50-100 нс не менее 5 импульсов.

При воздействии МИП и' квазинепрерывного ионного пучка на металлы и сплавы происходят неравновесные процессы. Если в известном способе происходит образование и накопление (постепенно и система переходит в равновесное состояние) радиационных дефектов только при очень больших дозах (10¹¹-10²°) см“^,то в предлагаемом способе достаточно дозы (10-2,5) 10¹⁴см'^ не более ддя получения аморфного (или стеклообразного) поверхностного слоя за счет высокой скорости закалки, т.е. в данном случае необходима доза на 3-5 порядков меньше, отсюда и вытекает повы5Ц „„1486538

3

1486538

4

шение экспрессности способа, К концу импульса вещество сплава или металла переходит в пароплазменное состояние (30 нс) и начинается стадия газодинамического разлета плазмы и пара,

С поверхности при этом формируется импульс сжатия (разряжения ) и образуется ударная волна. Кроме того, под действием МИП на поверхности обра- ιθ зуются чередующиеся слои карбидов и свободного (межузельного) углерода,

В результате при работе с сероводородсодержащими средами, когда в обычных образцах происходит накопление 15 водорода в парах или неметаллических включениях ивозникает водородное охрупчивание (растрескивание), в образцах сквозь чередующиеся слои свободного межузельного углерода и слои 20 карбидов водород не может проникать и это способствует уменьшению коррозионного растрескивания.

Диапазон плотности тока з=(120—

-200) А/см² определен эксперименталь-25 но; ниже плотности тока 120 А/см ² не происходит испарения на поверхности металла или сплава,свыше 200 А/см² происходит испарение довольно большого слоя металла, который газодинамически разлетается с поверхности и его толщина становится недостаточной для коррозионной защиты. Число импульсов не менее 5 выбиралось также экспериментально. При облучении МИП пучком всегда имеется небольшая неравномерность в плотности тока.

В случае, когда речь идет о повышении коррозионной стойкости, неравномерность коррозионно-стойкого поверхностного слоя значительно влияет на стойкость изделия в целом. При увеличении количества импульсов неравномерности сглаживаются и 5 импульсов достаточно для стабильного повышения коррозионной стойкости. Ограничений на число импульсов сверху нет, однако значительно увеличивать их нецелесообразно, так как качество обработки более не повышается и идет непроизводительная затрата времени и энергии.

30

35

40

45

50

Пример. Образцы из стали 20,45 размерами диаметром 12 мм, толщиной 10 мм по 5 шт. облучали МИП углерода с параметрами пучка Е=(0,3-0,4) МэВ, 4? =(60-80) нс, плотность тока варьировалась от 50 до 250 А/см \ с различным числом импульсов от 1 до 30.

Режим облучения и коррозионная стойкость образцов из стали Р6М5 и и Ст20 приведены в таблице.

Из результатов испытаний, представленных в таблице, следует также, что максимальное повышение коррозионной стойкости наблюдается для образцов, облученных МИП с плотностью тока, лежащей в интервале (120-200) А/см² и числом импульсов 5,7, 10,15 и т.д.

Таким образом, по сравнению с исходными образцами коррозионная стойкость возрастает примерно на порядок и более, т.е., как и в известном способе,

В то же время затраты времени на обработку поверхности 400 см² составляют от 60 до 120 с, что примерно в 15-30 раз меньше, чем в известном. Сокращение времени частично обусловлено параметрами используемого в этом способе ускорителя (большое сечение ионного пучка, высокая плотность тока в импульсе и т.д,)’; а также уменьшением на 3-6 порядков дозы облучения, требуемой для образования коррозионно-стойкого слоя по предлагаемому способу.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ повышения коррозионной стойкости металлов и сплавов, включающий облучение ускоренными ионами рабочей поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности способа при . сохранении коррозионной стойкости, облучение проводят импульсным пучком наносекундной длительности с плотностью тока 120-200 А/см² и числом импульсов не менее 5.

   5

   1486538

   6

   Способ Плотность тока, А/см ² Число импульсов Ζ, Ζ +0,003 Число дней Примечание Исходное состояние 0,1 92 Предлагаемый 120 10 0,87 184 Е=0,2-0,4 МэВ 150 5 0,85 365 17=(50-100) нс 200 5 0,98 365 ионы Ν ⁺ Известный 2,10"^ Непре- 0,82 365 Ионы Ν⁺, •рывное облучение . Е=50 кэВ доза 5,10 ¹⁷ см"²