OBRABOTKAMETALLOV Vol. 25 No. 1 2023 103 MATERIAL SCIENCE покрытий оказывает влияние содержание таких элементов в покрываемой стали, как углерод и хром. При обработке сталей 20Х13, 12Х18Н10Т, содержащих хром в концентрации более 10 %, наблюдается формирование достаточно тонких покрытий. Это объясняется особенностями взаимодействия диффундирующего хрома и компонентами сталей, уже содержащих хром. Так, для формирования покрытия необходимо образование химических соединений или твердых растворов. Наличие в стали углерода, связанного в карбиды, а также наличие твердых растворов при участии хрома способствует снижению градиента концентрации хрома на границе покрываемый материал – диффузант, и, как следствие, снижение скорости диффузии хрома. В сталях, содержащих хром в малых количествах, наблюдается иной характер формирования покрытий. Углерод, содержащийся в стали в виде твердого раствора в железе или в виде цементита, активно диффундирует к хрому вследствие того, что хром является сильным карбидообразующим элементом по сравнению с железом, стремясь сформировать карбиды хрома. Вероятным механизмом диффузии является диффузия между зернами, что подтверждается данными электронной микроскопии. Результаты микрорентгеноспектрального анализа диффузионно-легированных хромовых покрытий, полученных по технологии КХТО, представлены на рис. 3. Как показали исследования, после проведения КХТО при одних и тех же режимах элементный состав и распределение элементов в формирующихся покрытиях определяются как элементным составом легируемой стали, так и значительным повышением концентрации углерода в поверхностных слоях покрываемых сталей от 2,4 % углерода,полученных на стали 40Х13, до 0,7 % углерода на аустенитной стали 12Х18Н10Т, что подтверждается проведенным микрорентгеноспектральным анализом. Результаты этого анализа представлены на рис. 3. При этом можно отметить, что полученные покрытия состоят из нескольких слоев. На рис. 4 представлено многослойное ЭДС-изображение после КХТО стали 40Х. Анализируя данные микрорентгеноспектрального анализа, можно сделать вывод, что покрытия состоят из нескольких слоев. Поверхностный слой характеризуется высоким содержанием хрома и формируется вследствие диффузии хрома в поверхностные слои покрываемого материала. Между покрытием и основным материалом можно выделить переходную зону, характеризуемую снижением концентрации хрома, увеличением концентрации железа и наличием подслоя с повышенной концентрацией никеля. Формирование с повышенным содержанием никеля можно объяснить тем, что никель, имея низкую взаимную растворимость с карбидами хрома, формирующимися при КХТО, оттесняется в переходную зону. Как следует из микрорентгеноспектрального анализа распределения хрома в покрытии, несмотря на то, что все исследуемые стали были подвергнуты цементации на одинаковых режимах, распределение хрома определяется количеством углерода в поверхностных слоях покрываемой стали. Так, сравнивая процентное содержание хрома в покрытиях, полученных после проведения КХТО, по сравнению с покрытиями, полученными после ДЛЛЖР, концентрация хрома значительно снижается. Например, при формировании диффузионно-легированных хромовых покрытий, полученных по технологии КХТО, на поверхностях всех сталей наблюдается снижение концентрации хрома по сравнению с покрытиями, полученными по технологии ДЛЛЖР на сталях: Ст3 с 96,9 до 66,8 %;40Х с 91,1 до 63,18 %; 20Х13 с 93,18 до 62,54 %;Сталь 12Х18Н10Т – с 92,92 до 64,77 %. Такое снижение концентрации хрома в поверхностных слоях в диффузионно-легированных хромовых покрытиях, полученных по технологии КХТО, можно объяснить повышенным содержанием углерода в покрытиях, полученных вследствие проведения цементации, связывающего хром в карбидные соединения. Влияние состава покрываемых сталей на процесс формирования диффузионно-легированных покрытий проявляется вследствие влияния их состава как на процесс цементации, так и на процесс диффузионного легирования. При проведении цементации влияние состава покрываемых сталей на процесс насыщения их поверхностных слоев углеродом происходит по уже достаточно изученному механизму протекания процесса цементации, а влияние цементации на процесс формирования диффузионно-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1