ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА В СТАЛИ НА СОСТАВ И СВОЙСТВА ПОКРЫТИЯ ПРИ ТЕРМОДИФФУЗИОННОМ ХРОМИРОВАНИИ В СМЕСЯХ С ДОБАВКАМИ ОКСИДОВ ТЕРМОЭМИТТЕРОВ
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2025-7-38-45Ключевые слова:
защитные и упрочняющие покрытия, термодиффузионное хромирование, глубина диффузионного слоя, термоэмиссияАннотация
В работе проведено сравнительное исследование структуры и свойств термодиффузионных хромистых покрытий на сталях с различным содержанием углерода, полученных при насыщении в технологической смеси, содержащей в качестве активирующей добавки порошок шеелита (CaWO4), являющегося эмиттером анионов кислорода и электронов при нагреве. Цель работы заключалась в установлении влияния предложенного автором метода термодиффузионного хромирования на процесс формирования хромистого покрытия на сталях с различным содержанием углерода. Исследование состава полученных диффузионных слоев выполняли на электронном микроскопе JEOL JSM-6460 LV, оснащенном приставкой Oxford Instruments для проведения качественного и количественного микроанализа. Микроструктуру исследовали на оптическом металлографическом микроскопе Axio Observer D1.m. Рентгенофазовый анализ выполняли на дифрактометре Rigaku Ultima IV в α-излучении железного анода. Измерение микротвердости осуществляли на микротвердомере FM-800. В результате проведенного исследования установлено, что состав стали, а именно содержание в ней углерода, как и при стандартной технологии термодиффузионного хромирования, оказывает существенное влияние на размер и состав формирующегося термодиффузионного слоя. При увеличении содержания углерода с 0,12 до 0,75 % (мас.) глубина общей диффузии хрома в металл уменьшается более чем в 2 раза. При этом в составе диффузионного слоя отмечается резкое повышение содержания карбидной и нитридной фаз и соответствующий рост твердости с 950 HV0,05 до 2100 HV0,05. Фазовый анализ покрытий, полученных термодиффузионным хромированием с термоэмиссионным током, показал преобладание нитридов хрома взамен карбидов хрома при стандартной технологии хромирования. Такое изменение может быть связано с усилением направленного диффузионного потока к насыщаемой детали и ослаблением встречной диффузии углерода из основного металла.
Библиографические ссылки
Борисенок Г. В., Васильев Л. А., Ворошнин Л. Г. и др. Химико-термическая обработка металлов и сплавов: справочник. — М.: Металлургия, 1981. — 424 с.
Ляхович Л. С., Ворошнин Л. Г., Панич Г. Г., Щербаков Э. Д. Многокомпонентные диффузионные покрытия. — Минск: Наука и техника, 1974. — 288 с.
Ляхович Л. С. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. — М.: Металлургия, 1981. — 424 с.
Лахтин Ю. М. Химико-термическая обработка металлов. — М.: Металлургия, 1985. — 256 с.
Дубинин Г. Н. Диффузионное хромирование сплавов. — М.: Машиностроение, 1964. — 452 с.
Дубинин Г. Н. О механизме формирования диффузионного слоя // Защитные покрытия на металлах. 1976. Вып. 10. С. 12–17.
Бокштейн Б. С. Диффузия в металлах. — М.: Металлургия, 1978. — 248 с.
Карякина Н. В., Дубинин Г. Н. Рентгеновское исследование поверхности железа и стали после диффузион-ного хромирования методом порошков // ФММ. 1960. Т. 9. С. 49–51.
Лоскутков В. Ф., Хижняк В. Г., Куницкий Ю. А., Киндрачук М. В. Диффузионные карбидные покрытия. — Киев: Тэхника, 1991. — 166 с.
Шабурова Н. А., Пашкеев И. Ю. Распределение хрома и вольфрама в диффузионном слое стали 35Х2Н3 при совместном термодиффузионном насыщении // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2022. Т. 22. № 2. С. 41–52. DOI: 10.14529/met220205.
Шабурова Н. А., Пашкеев И. Ю. Ускорение твердофазного хромирования стали под действием внутреннего термоэмиссионного поля // Металловедение и термическая обработка металлов. 2023. Т. 813. № 3. С. 17–24. DOI: 10.30906/mitom.2023.3.17-24.
Шабурова Н. А. Возникновение электрического поля в процессе твердофазной химико-термической обра-ботки изделий из сплавов на основе железа // Материаловедение. 2023. № 11. С. 3–10. DOI: 10.31044/1684-579X-2023-0-11-3-10.
Пат. 2792514 C1 РФ, МПК С23С 10/42. Способ термодиффузионного хромирования деталей из стали или сплавов на основе железа с добавкой эмиттера в насыщающую порошковую смесь / Н. А. Шабурова, И. Ю. Пашкеев // Заявл. 23.09.2022; опубл. 22.03.2023. Бюл. № 9.
Шабурова Н. А., Шабурова Ю. Д., Пашкеев И. Ю. Распределение хрома и молибдена в диффузионном слое стали 35Х2Н3 при совместном термодиффузионном насыщении // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2022. Т. 22. № 2. С. 53–63. DOI: 10.14529/met220206.
Шабурова Н. А., Шабурова Ю. Д., Пашкеев И. Ю. Влияние состава насыщающей смеси при хромованади-ровании стали на структуру и свойства покрытия // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2022. Т. 78. № 10. С. 896–905.
Заявка на патент 2022125015 от 23.09.2022 г. Способ интенсификации процесса химико-термической об-работки сталей и сплавов на основе железа.
Шабурова Ю. Д., Шабурова Н. А., Пашкеев И. Ю. Распределение хрома и ванадия в диффузионном слое стали 35Х2Н3 при совместном термодиффузионном насыщении // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2022. Т. 22. № 1. С. 13–23. DOI: 10.14529/met220102.
Шабурова Н. А. Влияние эмиттеров электронов и анионов кислорода в технологическом процессе ХТО на диффузию хрома // Металлург. 2024. № 3. С. 53–58. DOI: 10.52351/00260827_2024_3_53.
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.
