ИССЛЕДОВАНИЯ НАСЫЩЕННОГО ХРОМИРОВАННОГО СЛОЯ НА ПОВЕРХНОСТИ СТАЛИ ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАГРЕВЕИССЛЕДОВАНИЯ НАСЫЩЕННОГО ХРОМИРОВАННОГО СЛОЯ НА ПОВЕРХНОСТИ СТАЛИ ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАГРЕВЕ

Abstract

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.