Obrabotka Metallov. 2016 no. 2(71)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (71) 2016 80 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ УДК 669.15:621.793.6 ВЛИЯНИЕ СОСТАВА НАСЫЩАЮЩИХ ПОРОШКОВЫХ СРЕД НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ДИФФУЗИОННЫХ КАРБИДНЫХ СЛОЕВ В.А. БУТУХАНОВ, инженер Б.Д. ЛЫГДЕНОВ, доктор техн. наук, доцент ( ВСГУТУ, г. Улан-Удэ ) Поступила 25 апреля 2016 Рецензирование 10 мая 2016 Принята к печати 15 мая 2016 Бутуханов В.А. – 670013, Республика Бурятия, г.Улан-Удэ, ул. Ключевская, д. 40 В, Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, e-mail: butuhanov_vyacheslav@mail.ru Выполнена оптимизация составов насыщающих смесей в системе Cr-V по износостойкости при трении скольжения без смазки диффузионных карбидных слоев, полученных на стали У7 методом химико-терми- ческой обработки. Математическое моделирование позволило сократить число опытов и определить опти- мальный состав двухкомпонентной смеси для обеспечения максимальной износостойкости. Проведены ис- следования структуры и свойств диффузионных слоев методами металлографического, дюрометрического и микрорентгеноспектрального анализов. Установлено, что при одновременном насыщении в порошках фер- росплавов формируются диффузионные слои на основе карбидов ванадия и карбидов хрома. Показано, что двухкомпонентные слои превосходят однокомпонентные по износостойкости. При насыщении стали У7 в составе, содержащем 76 % феррованадия и 24 % феррохрома, износостойкость при трении скольжения без смазки в 22,4 раза превышает износостойкость образцов после закалки и низкого отпуска. Установлено, что повышение уровня износостойкости обусловлено увеличением твердости диффузионного слоя до значения 25 ГПа и наличием карбидной фазы типа VC. Ключевые слова: химико-термическая обработка, диффузионные слои, планирование эксперимента, рентгеноспектральный анализ, износостойкость, микротвердость. DOI: 10.17212/1994-6309-2016-2-80-86 Введение Для повышения износостойкости стальных изделий широкое применение нашли карбид- ные слои. Карбиды сочетают в себе высокие физико-химические и механические свойства [1]. Анализ литературных данных о нанесении карбидных покрытий на поверхность сталей и твердых сплавов показал возможность получе- ния износостойких слоев с помощью различных технологий (химико-термическая обработка, PVD, CVD, электронно-лучевая обработка) [2– 7]. Метод химико-термической обработки (ХТО) выбран авторами в связи с простотой применя- емого технологического оборудования. Одним из преимуществ метода ХТО является высокая адгезия в результате взаимной диффузии ком- понентов. Известно, что особенно высокими показателями механических свойств обладают многокомпонентные диффузионные слои [8, 9]. Экстремум свойств достигается в сложных кар- бидных системах, образованных при наличии взаимной растворимости карбидов. Оптимиза- ция по твердости и износостойкости процесса диффузионного насыщения высокоуглеродистой стали хромом, ванадием, марганцем на основе порошков оксидов соответствующих металлов выполнялась автором работы [10]. Специаль- ную насыщающую смесь получали методом СВС путем восстановления оксида алюминием.