INFLUENCE OF CARBON CONTENT IN STEEL ON THE COMPOSITION AND PROPERTIES OF THE LAYER DURING THERMODIFFUSION CHROMIUM PLATING IN MIXTURES WITH ADDITIVES OF THERMAL EMITTER OXIDES
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2025-7-38-45Keywords:
protective and hardening coatings, thermal diffusion chromium plating, diffusion layer depth, thermal emissionAbstract
The paper presents a comparative study of the structure and properties of thermal diffusion chromium coa-tings on steels with different carbon contents obtained by saturation in a process mixture containing scheelite powder (CaWO4) as an activating additive, which is an emitter of oxygen anions and electrons during heating. The aim of the work was to establish the influence of the thermal diffusion chromium plating method proposed by the author on the process of chromium coating formation on steels with different carbon contents. The composition of the obtained diffusion layers was studied using a JEOL JSM-6460 LV electron microscope equipped with an Oxford Instruments attachment for qualitative and quantitative microanalysis. The microstructure was studied using an Axio Observer D1.m optical metallographic microscope. X-ray phase analysis was performed using a Rigaku Ultima IV diffractometer in α-radiation of an iron anode. Microhardness measurements were performed using an FM-800 microhardness tester. The results of the study show that the steel composition, namely the carbon content, as with the standard technology of thermal diffusion chromium plating, has a significant effect on the size and composition of the forming thermal diffusion layer. With an increase in carbon content from 0.12 to 0.75 wt.%, the depth of the total diffusion of chromium into the metal decreases by more than 2 times. At the same time, a sharp increase in the carbide and nitride phases and a corresponding increase in hardness from 950 HV0.05 to 2100 HV0.05 are noted in the composition of the diffusion layer. Phase analysis of coatings obtained by thermal diffusion chromium plating with thermionic current showed the predominance of chromium nitrides instead of chromium carbides in the standard chromium plating technology. Such a change may be associated with an increase in the directed diffusion flow to the saturated part and a weakening of the counter diffusion of carbon from the base metal.
References
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.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
