ИССЛЕДОВАНИЯ НАСЫЩЕННОГО ХРОМИРОВАННОГО СЛОЯ НА ПОВЕРХНОСТИ СТАЛИ ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАГРЕВЕИССЛЕДОВАНИЯ НАСЫЩЕННОГО ХРОМИРОВАННОГО СЛОЯ НА ПОВЕРХНОСТИ СТАЛИ ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАГРЕВЕ
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-12-45-51Ключевые слова:
хром, коррозия, покрытия, плазменное упрочнение, диффузионное насыщениеАннотация
В данной работе рассмотрена возможность насыщения поверхности низкоуглеродистых сталей хромом при плазменном нагреве. Проведен анализ существующих способов поверхностного хромирования металлов. Механизм диффузионного насыщения металла хромом можно рассматривать как комплексный процесс, состоящий из отдельных стадий: образование активных атомов хрома вблизи поверхности или непосредственно на поверхности металла; сорбция атомов поверхностью металла; диффузия атомов хрома в металл. Представлены результаты предварительных экспериментов по хромированию поверхностного слоя с использованием плазменного нагрева. В данном эксперименте под действием плазменной дуги возможны следующие реакции: восстановление хрома из оксида хрома с образованием карбидов хрома Cr7C3 и Cr23C6; образование сложных карбидо-цементитов (Fe, Cr)3C или (Cr, Fe)23C6. Авторы исходили из гипотезы, что если количество хрома в упрочненном слое находится в пределах 0,3–0,5 % (на основе рентгеновского анализа), следовательно, в данном случае все атомы хрома существуют в виде твердого раствора. Известно, что хром имеет атомный радиус r = 0,128 нм, близкий к радиусу железа r = 0,126 нм, но намного больший радиуса углерода r = 0,07 нм. Таким образом, присутствие атома хрома вместе с атомом углерода в α-решетке железа увеличивает напряженность решетки мартенсита за счет твердофазного упрочнения, а следовательно, микротвердость повышается (до 12 000 МПа). Такие количественные значения микротвердости не достигаются другими методами цементации. Доказано, что насыщение поверхности металла хромом из пасты при плазменном нагреве может приводить к формированию диффузионного хромированного слоя стали. Необходимы новые дополнительные исследования структуры поверхностного слоя и анализ параметров процессов плазменной поверхностной хромированной обработки, чтобы добиться формирования качественного хромирования поверхности путем создания покрытия.
Библиографические ссылки
Galedari S. A., Mahdavi A., Azarmi F. etc. A Comprehensive Review of Corrosion Resistance of Thermally-Sprayed and Thermally-Diffused Protective Coatings on Steel Structures // Journal of Thermal Spray Technol-ogy. 2019. V. 28. P. 645–677. DOI: 10.1007/s11666-019-00855-3.
Петропавловская Т. А., Кудрявцева В. Д., Кондращенко В. И. Легированные стали: учебное пособие. — М.: МИИТ, 2009. — 150 с.
Бердников А. А., Филиппов М. А., Студенок Е. С. Структура закаленных углеродистых сталей после плазменного поверхностного нагрева // Металловедение и термическая обработка металлов. 1997. № 6. С. 2–4.
Чудина О. В. Комбинированные методы поверхностного упрочнения сталей с применением лазерного нагрева. Теория и технология. — М.: МАДИ (ГТУ), 2003. — 248 с.
Karlina A. I., Karlina Y. I., Kondratiev V. V. etc. Study of wear of an alloyed layer with chromium carbide par-ticles after plasma melting // Crystals. 2023. V. 13. № 12. 1696. DOI: 10.3390/cryst13121696.
Malushin N. N., Martyushev N. V., Valuev D. V. etc. Strengthening of metallurgical equipment parts by plasma surfacing in nitrogen atmosphere // Metallurgist. 2022. V. 65. P. 1468–1475. DOI: 10.1007/s11015-022-01292-4.
Balanovsky A. E., Gozbenko V. E., Kargapol'tsev S. K. etc. Evaluation of the influence of technological pa-rameters on the width of the strengthened layer in plasma surface hardening of structural steels // IOP Confer-ence Series: Materials Science and Engineering. 2020. V. 759. 012002. DOI: 10.1088/1757-899X/759/1/012002.
Konstantinova M. V., Balanovskiy A. E., Gozbenko V. E. etc. Application of plasma surface quenching to re-duce rail side wear // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. V. 560. № 1. 012146. DOI: 10.1088/1757-899X/560/1/012146.
Kolosov A. D., Gozbenko V. E., Shtayger M. G. etc. Comparative evaluation of austenite grain in high-strength rail steel during welding, thermal processing and plasma surface hardening // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. V. 560. 012185. DOI: 10.1088/1757-899X/560/1/012185.
Balanovsky A. E., Shtayger M. G., Kondrat'ev V. V. etc. Plasma-arc surface modification of metals in a liquid medium // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. V. 411. 012013. DOI: 10.1088/1757-899X/411/1/012013.
Балановский А. Е., Гречнева М. В., Ву Ван Гюи. Исследование структуры рельсовой стали после плаз-менного поверхностного упрочнения // Упрочняющие технологии и покрытия. 2015. Т. 131. № 11. С. 23–32.
Балановский А. Е., Ву Ван Гюи. Насыщение поверхности металла углеродом при плазменной поверх-ностной обработке // Упрочняющие технологии и покрытия. 2017. Т. 13. № 9 (153). С. 403–415.
Ву Ван Гюи, Балановский А. Е. Исследование износостойкости поверхности стали после плазменной цементации с использованием углеродосодержащей пасты // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 4. С. 10–21. DOI: 10.21285/1814-3520-2017-4-10-21.
Skorikov A. V., Ulyanovskaya E. V. Peculiarities of Forming a Diffusion Layer at Surface Deposition with Chrome of Powder Steels // Univ. News. North-Caucas. Reg. Technical Sciences Series. 2018. № 1. P. 121–126. DOI: 10.17213/0321-2653-2018-1-121-126.
Карпман М. Г., Фетисов Г. П., Сайдахмедов Р. Х., Тибрин Г. С. Прогнозирование и экспериментальное исследование фазового состава ионно-плазменных покрытий на основе нитридов титана и хрома // МиТОМ. 1993. № 3. С. 37–40.
Луника М. Н. Упрочнение поверхности стали карбидами титана и хрома // МиТОМ. 1993. № 2. С. 18–22.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
