ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 1 2023 98 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Особенности формирования диффузионных покрытий, полученных комплексной химико-термической обработкой конструкционных сталей Александр Соколов a, Эдуард Бобылёв b, *, Роман Попов c Кубанский государственный технологический университет, ул. Московская, 2, г. Краснодар, 350072, Россия a https://orcid.org/0000-0002-8105-1429, sag51@bk.ru; b https://orcid.org/0000-0001-7754-1807, ebobylev@mail.ru; с https://orcid.org/0000-0003-4875-5018, popov-romanya@yandex.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2023 Том 25 № 1 с. 98–109 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.1-98-109 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Одной из весьма значительных причин потери работоспособности деталей машин является их коррозионно-механический износ. В данном случае основному разрушающему воздействию подвергаются поверхностные слои деталей. ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.793.5 История статьи: Поступила: 03 октября 2022 Рецензирование: 03 ноября 2022 Принята к печати: 19 декабря 2022 Доступно онлайн: 15 марта 2023 Ключевые слова: Диффузия Покрытие Хром Химико-термическая обработка Сталь Благодарности: Исследования частично выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» (соглашение с Минобрнаукой № 13.ЦКП.21.0034). АННОТАЦИЯ Введение. Рассмотрены основные способы увеличения работоспособности изделий, изготовленных из конструкционных сталей. Приведено описание технологий диффузионного легирования из среды легкоплавких жидкометаллических растворов (ДЛЛЖР) и разработанной технологии комплексного диффузионного легирования поверхностных слоев материала изделий (КХТО), включающей технологии ДЛЛЖР и цементацию. Целью работы являлось определение влияния 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. ДЛЛЖР подвергались цилиндрические образцы диаметром 20 мм, 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. В качестве технологической среды при ДЛЛЖР (транспортный расплав) использовался эвтектический расплав свинец-висмут, в который в заданном количестве вводился хром. Металлографические исследования проводились на микрошлифах, подготовленных по стандартной методике, исследования по определению толщины покрытий, их структуры – на микротвердомере Dura Scan Falcon 500. Определение элементного состава покрытий осуществлялось методом микрорентгеноспектрального анализа (МРСА) на сканирующем электронном микроскопе Tescan Lyra 3 с системой РСМА Oxford Ultim MAX. Результаты и обсуждение. В результате исследований было выявлено, что при ДЛЛЖР и КХТО происходит формирование диффузионных покрытий. При этом толщина покрытий и их элементный состав зависят от марки стали и применяемой технологии. После ДЛЛЖР процентное содержание хрома варьируется от 96,9 до 91,1 %. При этом максимальная концентрация 96,9 % наблюдается на стали Ст3. После КХТО на поверхностях всех сталей концентрация Cr снижается 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 %. Общая толщина диффузионно-легированных покрытий, сформированных на всех исследуемых нами сплавах, лежит в пределах от 17 до 17,5 мкм. Для цитирования: Соколов А.Г., Бобылёв Э.Э., Попов Р.А. Особенности формирования диффузионных покрытий, полученных комплексной химико-термической обработкой конструкционных сталей // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2023. – Т. 25, № 1. – С. 98–109. – DOI:10.17212/1994-6309-2023-25.1-98-109. ______ *Адрес для переписки Бобылёв Эдуард Эдуардович, к.т.н., доцент Кубанский государственный технологический университет, ул. Московская, 2, 350072, г. Краснодар, Россия Тел: +7-918-975-8933; e-mail: ebobylev@mail.ru В связи с этим применение упрочняющих технологий является одним из наиболее распространенных способов повышения эксплуатационных свойств деталей [1–4]. При применении технологий упрочнения поверхностных слоев деталей на поверхности материала создаются функциональные слои (покрытия) на основе таких металлов, как например Cr, Ti, W, Al, Mo, Ni, и/или их химических соединений с углеродом или азотом [5–8]. Подобные покрытия имеют кристаллическую структуру и позволяют варьировать в широком
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1