Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Влияние состава насыщающей смеси на глубину диффузии хрома и структуру покрытия при хромованадировании

Наталия Александровна Шабурова

Аннотация


Исследована сталь 35Х2Н3 после двухкомпонентного термодиффузионного насыщения хромом и ванадием в смесях различного состава. Проведены металлографический и рентгенофазовый анализы полученных слоев. Измерена микротвердость. Показано, что при замене металлического хрома на феррохром структура и фазовый состав покрытия изменяются — снижается количество карбидных и нитридных фаз и увеличивается доля твердого Cr – Fe – V-раствора. Использование в насыщающей смеси серпентина — эмиттера анионов кислорода, создающего поток заряженных частиц, направленных к насыщаемой детали, обеспечивает увеличение глубины диффузии хрома в металл с 20 до 50 мкм. При хромировании в порошке металлического хрома с феррованадием и в смеси феррохрома с феррованадием твердость покрытий составила 2000 и 1750 HV соответственно.

Ключевые слова


защитные и упрочняющие покрытия; комплексное хромирование; толщина диффузионного слоя; хромованадирование; термодиффузия; подложка

Полный текст:

PDF

Литература


Czerwinski F. Chapter “Thermochemical treatment of metals” / in: Heat Treatment — Conventional and Novel Applications. London, United Kingdom: IntechOpen, 2012. 422 p. DOI: 10.5772/51566

Ozdemir O., Sen S., Sen U. Formation of chromium nitride layers on AISI 1010 steel by nitro-chromizing treatment // Vacuum. 2007. V. 81. P. 567 – 570. DOI: 10.1016/j.vacuum. 2006.07.002

Hakami F., Heydarzadeh Sohi M., Rasizadeh Ghani J., Ebrahimi M. Chromizing of plasma nitrided AISI 1045 steel // Thin Solid Films. 2011. V. 519. P. 6783 – 6786. DOI: 10.1016/j.tsf.2011.04.055

Sen S., Sen U. The effect of boronizing and boro-chromizing on tribological performance of AISI 52100 bearing steels // Industrial Lubrication and Tribology. 2009. V. 61, No. 3. P. 146 – 153. DOI: 10.1108/00368790910953668

Aghaie-Khafri M., Mohamadpour Nazar Abady M. A study of chromo-boronizing on DIN 1.2714 steel by duplex surface treatment // JOM. 2012. V. 64, No. 6. P. 694 – 701. DOI: 10.1007/s11837-012-0337-x

Meier G. H., Cheng C., Perkins R. A., Bakker W. Diffusion chromizing of ferrous alloys // Surface and Coatings Technology. 1989. V. 39 – 40. P. 53 – 64.

Lee J.-W., Duh J.-G. Evaluation of microstructures and mechanical properties of chromized steels with different carbon contents // Surface and Coatings Technology. 2004. V. 177 – 178. P. 525 – 531. DOI: 10.1016/j.surfcoat. 2003.08.031

Lee J.-W., Wang H.-C., Li J.-L., Lin C.-C. Tribological properties evaluation of AISI 1095 steel chromized at different temperatures // Surface and Coatings Technology. 2004. V. 188 – 189. P. 550 – 555. DOI: 10.1016/j.surfcoat. 2004.07.011

Bogdanov S. P., Khristiuk N. A., Sychov M. M. The structure of the chromium plating on steel fabricated using iodine transport // Journal of Physics: Conference Series. 2021. V. 1967. P. 012039. DOI: 10.1088/1742-6596/1967/1/012039

Zarchi H., Jalaly M., Sltanieh M., Mehrjoo H. Comparison of the activation energies of the formation of chromium carbide coating on carburized and uncarburized AISI 1020 Steel // Steel Research International. 2009. 80. P. 867 – 873.

Ghadi A. et al. Effect of salt bath composition on the chromium diffusion on plain carbon steels by TRD process // Defect and Diffusion Forum. Trans. Tech. Publications. Ltd. 2012. V. 326 – 328. P. 377 – 382. DOI: 10.4028/ www.scientific.net/ddf.326-328.377

Fan X. S., Yang Z. G., Xia Z. X. et al. The microstructure evolution of VC coatings on AISI H13 and 9Cr18 steel by thermo-reactive deposition process // Journal of Alloys and Compounds. 2010. V. 505, No. 1. P. L15 – L18. DOI: 10.1016/ j.jallcom.2010.06.064

Arai T., Fujita H., Sugimoto Y. et al. Diffusion carbide coatings formed in molten borax systems // J. Mater. Eng. 1987. No. 9. P. 183 – 18987. DOI: 10.1007/BF02833709

Liu X., Wang H., Li D., Wu Y. Study on kinetics of carbide coating growth by thermal diffusion process Surf // Coat. Technol. 2006. V. 201. P. 2414 – 2422.

Шабурова Ю. Д., Шабурова Н. А., Пашкеев И. Ю. Распределение хрома и ванадия в диффузионном слое стали 35Х2Н3 при совместном термодиффузионном насыщении // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2022. Т. 22, № 1. С. 13 – 23.

Шабурова Н. А., Шабурова Ю. Д., Пашкеев И. Ю. Влияние состава насыщающей смеси при хромованадировании стали на структуру и свойства покрытия // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2022. Т. 78, № 10. С. 896 – 905.

Ariati M., Narottama P. W., Cipto A. Study of temperature effect on carbide layer formation behaviour of dual elements thermal reactive deposition on SUJ2 steel substrate // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2018. V. 432. P. 012019. DOI: 10.1088/1757-899X/432/1/012019

Fan X., Yang Z., Zhang C. et al. // Surf. & Coat. Techn. 2010. V. 205. P. 641-6.

Biesuz M., Sglavo V. M. // Surf. & Coat. Tech. 2016. V. 286 P. 319-26.

Brooks Ch. R. Principles of the Heat Treatment of Plain Carbon and Low Alloy Steels. Ohio: ASM International, 1996. P. 490.

Шабурова Н. А., Пашкеев И. Ю. Ускорение твердофазного хромирования стали внутренним термоэмиссионным полем // МиТОМ. 2023. № 3. С. 17 – 24.

Шабурова Н. А., Пашкеев И. Ю. Влияние условий совместного насыщения стали хромом и никелем на глубину диффузионного слоя // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2022. Т. 78, № 6. С. 542 – 548.

Патент 2792514 C1 РФ, C23C 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. Патентообладатели: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Южно-Уральский государственный университет”. Заявл. 23.09.2022. Опубл. 22.03.2023. // Бюл. 2023. № 9.

Минкевич А. Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. М.: Машиностроение, 1965. 493 с.

Диаграммы состояния двойных металлических систем: справ: в 3 т. / Под общ. ред. Н. П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1997. Т. 2. 1024 с.

Кубашевски О. Диаграммы состояния двойных систем на основе железа: пер. с англ. / Под ред. Л. А. Петровой. М.: Металлургия, 1985. 184 с.

Чеботин В. Н. Физическая химия твердого тела. М.: Химия, 1982. 320 с.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2023.12.29-36

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024