Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Исследование характеристик атмосферы при цементации в вакууме и в контролируемой атмосфере

minghao zhang

Аннотация


Изучены принципы управления атмосферой во время вакуумной цементации путем проведения серии экспериментов. Выявлены три причины, по которым вакуумную цементацию трудно контролировать: 1 — обогащенный газ CnH2n+2 для вакуумной цементации достаточно неустойчивый; 2 — интенсивность разложения обогащенного газа C3H8 довольно высокая; 3 — вакуумная цементация проводилась в неравновесных условиях, поэтому углеродный потенциал атмосферы невозможно было контролировать. Для преодоления установленных проблем рассмотрена возможность проведения цементации в контролируемой атмосфере в вакуумной печи. Теоретически и экспериментально подтверждено, что такой подход является эффективным. Углеродный потенциал атмосферы a[C] = / × Kp14 во время вакуумной цементации можно контролировать по результатам определения активности среды ac = r ´ [C] %, измеряя содержание углерода [C] % на поверхности заготовки.


Ключевые слова


вакуумная цементация; капельная цементация; контролируемая атмосфера; микроструктура

Полный текст:

PDF

Литература


Kula P., Dybowski K., Wolowiec E., et al. “Boost-diffusion” vacuum carburising –process optimisation // Vacuum. 2014. V. 99. P. 175-179(DOI 10.1016/j.vacuum.2013.05.021).

Gawroński Z., Malasiński A., Sawicki J. Elimination of galvanic copper plating process used in hardening of conventionally carburized gear wheels // International Journal of Automotive Technology. 2010. V. 11. P. 127-131. (DOI 10.1007/s12239-010-0017-1)

Roy S. Sundararajan S. The effect of heat treatment routes on the retained austenite and tribomechanical properties of carburized AISI 8620 steel // Surface and Coatings Technology. 2016. V. 308. P. 236-243. (DOI 10.1016/j.surfcoat.2016.06.095)

Conrado E., Gorla C., Davoli P., et al. A comparison of bending fatigue strength of carburized and nitrided gears for industrial applications // Engineering Failure Analysis. 2017. V. 78. P. 41-54. (DOI 10.1016/j.engfailanal.2017.03.006 )

Zhao M.H., Han X.C., Wang G., et al. Determination of the mechanical properties of surface-modified layer of 18CrNiMo7-6 steel alloys after carburizing heat treatment // International Journal of Mechanical Sciences. 2018. V. 148. P. 84-93. (DOI 10.1016/j.ijmecsci.2018.08.021)

Wang H. J., Wang B., Wang Z. D., et al. Optimizing the low-pressure carburizing process of 16Cr3NiWMoVNbE gear steel // Journal of Materials Science & Technology. 2019. V. 35 Is. 7. P. 1218-1227. (DOI 10.1016/j.jmst.2019.02.001)

Chen M., Li J. Effect of Hydrogen Free Carburized Layer on Mechanical Properties of TC4 Titanium Alloy // IEEE International Conference on Engineering Simulation and Intelligent Control: January 2018. Conference proceedings. Hunan, China. P. 39-43.(DOI 10.1109/ESAIC.2018.00017)

Wojtyczka A., Izowski B. Microstructure and hardness of pyrowear 53 steel after low-pressure vacuum carburizing at 921℃ // Advances in Manufacturing Science and Technology. 2020. V. 44. P. 109-112. (DOI 10.2478/amst-2019-0020)

Wei S., Wang G., Zhao X., et al. Experimental study on vacuum carburizing process for low-carbon alloy steel // Journal of Materials Engineering and Performance. 2014. V. 23. Is. 2. P. 545-550. (DOI 10.1007/s11665-013-0762-1)

Adedipe O., Medupin R.O., Yoro K.O., et al. Sustainable carburization of low carbon steel using organic additives: A review // Sustainable Materials and Technologies. 2023. V. 38. Art. N. e00723. (DOI 10.1016/j.susmat.2023.e00723)

Zajusz M., Tkacz-Smiech K. Danielewski M. Modeling of vacuum pulse carburizing of steel // Surface and Coatings Technology. 2014. V. 258. P. 646-651. (DOI 10.1016/j.surfcoat.2014.08.023)

Yang Y.H., Wang M.Q., Chen J.C., et al. Microstructure and mechanical properties of gear steels after high temperature carburization // Journal of Iron & Steel Research. 2013. V. 20 Is. 012. P. 140-145. (DOI 10.1016/S1006-706X(13)60227-7)

Michal G.M., Ernst F., Kahn H., et al. Carbon supersaturation due to paraequilibrium carburization: Stainless steels with greatly improved mechanical properties // Acta Materialia. 2006. V. 54 Is. 6. P. 1597-1606. (DOI 10.1016/j.actamat.2005.11.029)

Izciler M., Tabur M. Abrasive wear behavior of different case depth gas carburized AISI 8620 gear steel // Wear. 2006. V. 260 Is. 1-2. P. 90-98. (DOI 10.1016/j.wear.2004.12.034)

Vikash K., Anurag K., Sanjeev K., et al. TVMS calculation and dynamic analysis of carburized spur gear pair // Mechanical Systems and Signal Processing. 2022. V. 166. P. 166. (DOI 10.1016/j.ymssp.2021.108436)

Liu W.Q. Heat Treatment chemistry [in Chinese]. – Liaoning Province, China: Liaoning People's Publishing House. 1982. – P. 307-315.

Emilia W.K. Modeling methods for gas quenching, low-pressure carburizing and low-pressure nitriding // Engineering Structures. 2018. V. 177. P. 489-505. (DOI 10.1016/j.engstruct.2018.10.003)

Winfried Gräfen, Bernd Edenhofer. New developments in thermo-chemical diffusion processes // Surface and Coatings Technology. 2005. V. 200. P. 1830-1836(DOI 10.1016/j.surfcoat.2005.08.107)

Geoffrey P. The Influence of Microstructure on the Properties of Case-Carburized Components. – Ohio, America: American Society for Metals. 1980 – P. 51-53.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2026.3.21-21

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2026