Исследование параметров вакуумной цементации хромистых и хромоникелевых сталей

Авторы: Василевич А.Н., Евстафьева М.М.
Опубликовано в выпуске: #11(76)/2022
DOI: 10.18698/2541-8009-2022-11-840
Раздел: Металлургия и материаловедение | Рубрика: Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов
Ключевые слова: химико-термическая обработка, низкоуглеродистая сталь, вакуумная цементация, диффузия, эффективная толщина слоя, кинетический коэффициент, время, температура, концентрация углерода
Опубликовано: 08.12.2022

Исследована вакуумная цементация низкоуглеродистых (легированных и нелегированных) сталей 20, 20Х и 20Х2Н4А. Описан процесс науглероживания поверхности в атмосфере ацетилена по одностадийному режиму и без последующей термической обработки. Показано влияние температуры и времени вакуумной цементации на характер распределения углерода в поверхностном слое и на эффективную толщину диффузионного слоя стали. Выполнен анализ кинетики насыщения при вакуумной цементации. Экспериментально установленные зависимости показывают рост толщины диффузионного слоя по параболической кривой роста слоя и достижение постоянного значения концентрации углерода, что может быть положено в основу решения задач моделирования массопереноса в будущем.

Литература

[1] Арзамасов Б.Н., Мухина Г.Г., ред. Материаловедение. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008.

[2] Суслов А.Г. Инженерия поверхности деталей. М., Машиностроение, 2008.

[3] Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., и др. Механические свойства теплостойких сталей после активизации процесса цементации. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2014, № 4, c. 113–119.

[4] Готтштайн Г. Физико-химические основы материаловедения. М., Бином. Лаборатория знаний, 2009.

[5] Pakhomova S.A., Fakhurtdinov R.S., Zhavoronkova E. et al. Investigation of the contact fatigue strength of high quality carburised steel. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2021, vol. 1129, art 012027. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1129/1/012027

[6] Макушина М.А., Климкина А.А., Пахомова С.А. Исследование технологической наследственности разных способов цементации. Будущее науки-2016. Сб. науч. ст. 4-й Межд. молодеж. науч. конф. Т. 4. Курск, Университетская книга, 2016, с. 86–89.

[7] Lashnev M.M., Smirnov A.E., Semenov M.Y. Use of vacuum carbonitriding for raising the seizure resistance of gears from steel VKS-10. Met. Sci. Heat. Treat., 2013, vol. 55, no 1-2, pp. 29–33. DOI: https://doi.org/10.1007/s11041-013-9574-z

[8] Фахуртдинов Р.С., Рыжова М.Ю., Пахомова С.А. Преимущества вакуумной цементации и проблемы ее промышленного применения. Все материалы. Энциклопедический справочник, 2016, № 8, с. 37–43.

[9] Пахомова С.А., Рыжова М.Ю., Фахуртдинов Р.С. и др. Контактная выносливость и износостойкость теплостойкой стали после разных видов цементации. Вестник научно-технического развития, 2016, № 9, с. 19–28.

[10] Semenov M.Y., Smirnov A.E., Ryzhova M.Y. Computation of carbon concentration curves in vacuum carburizing of steels. Met. Sci. Heat. Treat., 2013, vol. 55, no 1-2, pp. 38–42. DOI: https://doi.org/10.1007/s11041-013-9576-x

[11] Ryzhov N.M., Smirnov A.E., Fakhurtdinov R.S. Control of carbon saturation of the diffusion layer in vacuum carburizing of heat-resistant steels. Met. Sci. Heat. Treat., 2004, vol. 46, no 7-8, pp. 340–344. DOI: https://doi.org/10.1023/B:MSAT.0000048845.35526.09

[12] Рыжов Н.М., Фахуртдинов Р.С., Горбалетов Н.В. Управление химическим составом, структурой и свойствами зубчатых колес при ХТО. Вестник машиностроения, 1985, № 9, c. 16–20.

[13] Pakhomova S.A., Unchikova M.V., Fakhurtdinov R.S. Gear wheels surface engineering by deformation hardening and carburization. Mater. Sci. Forum, 2016, vol. 870, pp. 383–391. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.870.383

[14] Kula P., Olejnik J., Kowalewski J. New vacuum carburizing technology. Heat Treatment Progress, 2001, vol. 1, no. 1, pp. 57–65.

[15] Пахомова С.А., Рыжов Н.М. Эффективность деформационного упрочнения цементованных сталей. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 1999, № 2, с. 61–68.

[16] Atena H., Schrank F. Niederdruck-Aufkohlung mit Hochdruck-Gasabschreckung: Grundlagen, Einsatzmöglichkeiten und Anlagentechnik. HTM – J. Heat Treat. Mater, 2002, vol. 57, no. 4, pp. 247–256.

[17] Pakhomova S.A., Ryzhov N.M., Vasil’ev V.R. Changes in the structure of martensite of iron-nickel alloys under the action of thermal shotblast treatment. Met. Sci. Heat. Treat., 2001, vol. 43, no. 11-12, pp. 438–439. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1014855712535