OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 3 2025 125 MATERIAL SCIENCE мощью компьютерного – по изображению на экране. Металлографические образцы были подготовлены с применением влажной шлифовальной бумаги SiC грануляцией до 4000, полировки алмазной пастой 1/4 мкм и травления 3%-м раствором HNO3 в этаноле. Обезуглероживание различных поверхностей (верхней и боковых поверхностей, контактирующих с атмосферой; нижней поверхности, контактирующей с огнеупорным кирпичом; кромок; углов) неодинаково из-за разной степени окисления этих поверхностей. Обезуглероживание, как правило, всегда больше на поверхностях, которые имеют меньшую способность к окислению. Поэтому нижние поверхности обычно обезуглероживаются сильнее [13, 15]. Наше исследование было сосредоточено только на плоских поверхностях, находящихся в контакте с атмосферой. Обезуглероживание измерялось на трех сечениях, перпендикулярных длинной стороне образца, на верхней и обеих боковых поверхностях образца. Результаты исследований Анализ содержания углерода Поверхностный слой низколегированной стали изначально имел относительно низкое содержание углерода, приблизительно α = (0,21 ± ± 0,06) масс. % до науглероживания, что соответствовало исходному количеству углерода низколегированных сталей, как показано в таблице. Однако после науглероживания различной продолжительности содержание углерода в поверхностном слое постепенно увеличивалось. Так, после 4 ч науглероживания содержание углерода составило α = (0,53 ± 0,016) масс. %, через 6 ч оно достигло α = (0,68 ± 0,012) масс. %. Были проведены эксперименты и с большим временем насыщения. Результаты экспериментов представлены на рис. 1–3. Установлено, что увеличение времени насыщения образцов углеродом до 8 ч повышает содержание углерода в поверхностном слое стали. Более того, при насыщении в течение 8 ч и более образцы полностью имеют перлитную структуру с содержанием углерода 0,8 %. На основании этих экспериментов в дальнейшем было принято решение снизить время насыщения до 2 ч с целью минимизации экспериментов. Микроструктурный анализ После цементации наблюдалось существенное увеличение толщины поверхностного слоя – более чем на 41 % по мере увеличения времени выдержки (рис. 1 и 2). Толщина слоя возросла примерно с 1100 мкм до более чем 1500 мкм, как показано на рис. 3. По мере увеличения выдержки в печи при нагреве под закалку появляется обезуглероженный слой. Это видно по результатам измерения микротвердости на рис. 4 и металлографическом анализе поверхности на рис. 5. Влияние температуры нагрева под закалку показано на рис. 6. В ходе наших экспериментов отмечено, что температура играет важную роль в обезуглероживании. При температуре 700 °C явление обезуглероживания не наблюдалось, это указывает Влияние времени цементации на содержание углерода в стали 20 Eff ect of carburization period on carbon content in Steel 20 Химические элементы, % / Chemical elements, % C Si Mn S P Ni Cr ГОСТ 1050–2013 / GOST 1050–2013 0,17…0,24 0,17…0,37 0,35…0,65 до 0,035 до 0,030 до 0,30 до 0,25 Факт / Fact 0,21 0,27 0,36 до 0,035 до 0,030 до 0,30 до 0,25 4 часа цементации / Cementation period: 4 hours 0,53 0,27 0,36 до 0,035 до 0,030 до 0,30 до 0,25 6 часов цементации / Cementation period: 6 hours 0,68 0,27 0,36 до 0,035 до 0,030 до 0,30 до 0,25
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1