Аннотация
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-термической обработки. Математическое моделирование позволило сократить число опытов и определить оптимальный состав двухкомпонентной смеси для обеспечения максимальной износостойкости. Проведены исследования структуры и свойств диффузионных слоев методами металлографического, дюрометрического и микрорентгеноспектрального анализов. Установлено, что при одновременном насыщении в порошках ферросплавов 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
Список литературы
1. Самсонов Г.В., Упадхая Г.Ш., Нешпор В.С. Физическое материаловедение карбидов. – Киев: Наукова думка, 1974. – 456 с.
2. Comparison of mechanical properties of boronized and vanadium carbide coated AISI 1040 steels / A. Calik, F. Taylan, O. Sahin, N. Ucaf // Indian Journal of Engineering and Materials Sciences. – 2009. – Vol. 16. – P. 326–330.
3. Surface modification of the X40CrMoV5-1 steel by laser alloying and PVD coatings deposition / L.A. Dobrzanski, E. Jonda, K. Lukaszkowicz, K. Labisz, A. Klimpel // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. – 2008. – Vol. 27, iss. 2. – P. 179–182.
4. Dobrzanski L.A., Jonda E., Labisz K. Structure and properties of surface layer of hot-work tool steels alloyed using high power diode laser // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. – 2009. – Vol. 37, iss. 2. – P. 617–621.
5. Electrolytic plasma processing for cleaning and metal-coating of steel surfaces / E.I. Meletis, X. Nie, F.L. Wang, J.C. Jiang // Surface and Coatings Technology. – 2002. – Vol. 150, iss. 2–3. – P. 246–256. – doi: 10.1016/S0257-8972(01)01521-3.
6. Electron-beam boriding of low-carbon steel / A.A. Novakova, I.G. Sizov, D.S. Golubok, T.Yu. Kiseleva, P.O. Revokatov // Journal of Alloys and Compounds. – 2004. – Vol. 383. – P. 108–112. – doi: 10.1016/j.jallcom.2004.04.017.
7. Structure of surface layers produced by non-vacuum electeon beam boriding / I.A. Bataev, A.A. Bataev, M.G. Golkovski, D.S. Krivizhenko, A.A. Losinskaya, O.G. Lenivtseva // Applied Surface Science. – 2013. – Vol. 284. – P. 472–481. – doi: 10.1016/j.apsusc.2013.07.121.
8. Ворошнин Л.Г., Менделеева О.Л., Сметкин В.А. Теория и технология химико-термической обработки. – Минск: Новое знание, 2010. – 304 с.
9. Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д., Власова О.А. Интенсификация процессов химико-термической обработки металлов // Фундаментальные исследования. – 2008. – № 8. – С. 48–50.
10. Шматов А.А. Моделирование процесса формирования карбидного слоя при диффузионном хромованадировании стали У8 // Вестник Полоцкого государственного университета. – 2011. – № 11: Серия B: Промышленность. Прикладные науки. – С. 113–123.
11. Исследование процесса диффузионного насыщения в смеси, содержащей оксид ванадия и алюминий / В.А. Бутуханов, А.Д. Грешилов, Б.Д. Лыгденов, О. Галаа // Ползуновский вестник. – 2012. – № 1-1. – С. 51–55.
12. Новик Ф.С. Математические методы планирования экспериментов в металловедении. – М.: МИСиС, 1970. – 106 с.
13. Грачев Ю.П., Плаксин Ю.М. Математические методы планирования эксперимента. – М.: ДеЛи, 2005. – 296 с. – ISBN 5-94343-096-2.
14. Бутуханов В.А., Лыгденов Б.Д. Диффузионные карбидные покрытия на стали У8А // Актуальные проблемы в машиностроении. – 2016. – № 3. – С. 414–418.
15. Диффузионные карбидные покрытия / В.Ф. Лоскутов, В.Г. Хижняк, Ю.А. Куницкий, М.В. Киндарчук. – Киев: Технiка, 1991. – 168 с.
