OBRABOTKAMETALLOV Vol. 25 No. 1 2023 99 MATERIAL SCIENCE диапазоне такими свойствами поверхностных слоев конструкционных сталей, как твердость, коррозионная стойкость, износостойкость и т. д. При этом стоит отдельно выделить покрытия на основе хрома. Хром является достаточно распространенным металлом, имеют высокую коррозионную стойкость, его карбиды и нитриды обладают высокой микротвердостью [9–12]. Кроме того, важно отметить, что хром образует с железом непрерывный ряд твердых растворов и широко используется как легирующий элемент. В связи с этим покрытия на основе хрома являются достаточно распространенным выбором для повышения стойкости деталей машин к коррозионно-механическому износу. Для нанесения подобных покрытий применяются такие способы упрочнения, как наплавка, газопламенное напыление, гальванические покрытия, химико-термическая обработка и др. [13–15]. При этом наиболее простыми с технологической точки зрения, промышленно реализуемыми и масштабируемыми, экономически выгодными являются технологии химико-термической обработки. Известен способ термодиффузионного хромирования, когда на поверхность детали наносится обмазка, содержащая в своем составе хром. В дальнейшем деталь подвергается выдержке при температурах от 1000 до 1100 °C и последующей отчистке. К недостаткам данного способа можно отнести большую степень загрязнения остатками насыщающей смеси поверхности детали и неравномерность покрытий [16]. Известен также способ диффузионного насыщения конструкционных сталей хромом из расплавов солей. Общим недостатком такого типа покрытий является низкая адгезия покрытия (по сравнению с диффузионными покрытиями) и основного материала, особенно, если существует необходимость формирования покрытия на основе карбидов или нитридов [17]. Одним из перспективных методов получения покрытий на основе хрома является диффузионное легирование из среды легкоплавких жидкометаллических растворов (ДЛЛЖР) [18– 19]. Технология предполагает насыщение детали в среде легкоплавких металлов, в которых в определенной пропорции растворены диффундирующие элементы. Формирование покрытий происходит вследствие изотермического селективного массопереноса элементов-диффузантов к поверхности и последующего диффузионного и/или химического взаимодействия с компонентами покрываемого материала. Для получения необходимого сочетания прочности, твердости, износостойкости, коррозионной стойкости перспективной также является разработанная нами технология комплексного диффузионного легирования поверхностных слоев материала изделий (КХТО), включающая в себя технологии ДЛЛЖР, цементацию [20]. Цель статьи – показать влияние состава сталей на процесс формирования и элементный состав диффузионно-легированных поверхностных слоев (покрытий) на базе хрома, а также установление отличий и закономерностей в процессах формирования диффузионно-легированных покрытий после проведения ДЛЛЖР и КХТО. Методика исследований Для достижения поставленной цели проводились экспериментальные исследования, включающие в себя совмещение диффузионного легирования по технологии ДЛЛЖР с технологиями ХТО, в данном случае цементации. Диффузионному легированию, обеспечивающему формирование диффузионно-легированных покрытий, подвергались цилиндрические образцы диаметром 20 мм и длиной 30 мм. Образцы были изготовлены из углеродистых и легированных сталей: малоуглеродистых Ст3, 20Х13, среднеуглеродистых 40Х, 40Х13 и аустенитной слали 12Х18Н10Т. При этом часть образцов предварительно подверглась вакуумной цементации. Покрытия наносились путем их диффузионного легирования с применением разработанной нами технологии ДЛЛЖР, которая осуществляется путем погружения образцов в ванну с легкоплавким жидкометаллическим раствором, содержащим в растворенном состоянии легирующие элементы, в данном случае хром, на базе которых формируются покрытия, и выдержки в изотермическом режиме. Процесс проводился в инертной среде (аргоне). Технология ДЛЛЖР основана на явлении изотермического селективного переноса элементов покрытия, растворенных в легкоплавком
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1