Поверхневе двошарове зміцнення сталі при послідовному насиченні вуглецем та бором в порошкових макро- та нанодисперсних середовищах - Статья

Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»Для досягнення мети необхідно вирішити наступні завдання: розробити методи ХТО у нових порошкових середовищах; встановити оптимальні режими; розрахувати ефективні коефіцієнти дифузії насичувальних елементів в сталях. Поверхневе двошарове зміцнення сталі 38Х2МЮА при послідовну насиченні атомарним вуглецем (при цементації) та атомарним бором (при пічному боруванні) при різних температурах, дозволило сформувати боридний шар з перехідною зоною. Отримана перехідна зона дозволяє підвищити експлуатаційні властивості деталей машин та інструменту за рахунок зменшення мікрокрихкості дифузійного шару. Отримано математичні моделі формування дифузійних шарів та зміну коефіцієнту дифузії бору після комплексного насичення атомарним вуглецем та бором, які дозволяють прогнозувати необхідні властивості поверхневих шарів легованої сталі від температури ХТО. DOUBLE-LAYERED SURFACE HARDENING OF STEEL IN SUCCESSIVE SATURATION OF CARBON AND BORON IN POWDERED MACRO AND NANOSCALE ENVIRONMENTSПроцес хіміко-термічної обробки є багатоступеневим, і включає в себе три послідовні стадії: Утворення активних атомів в середовищі насичення біля поверхні або безпосередньо на поверхні металу. Цементація - це хіміко-термічна обробка, яка полягає в дифузійному насиченні поверхневого шару сталі вуглецем при нагріванні у відповідному середовищі - карбюризаторі. Цементацію проводять при температурах вище точки Асз (930-950 °С), коли стійкий аустеніт, який розчиняє вуглець у великих кількостях. Залежно від дифундуючого насичуючого поверхню елемента розрізняють наступні види ХТО: цементацію (вуглець); азотування (азот); нітроцементації (азот вуглець); сульфаазотування (сірка азот); алітування (алюміній); хромування (хром) та ін. Поверхнева зона, в якій вуглецю 0,8-0,9 % має структуру перліт цементит, потім зона з вмістом вуглецю близько 0,8 %, після зона з вмістом вуглецю менш 0,7 % плавно переходить в структуру серцевини.Поверхневе двошарове зміцнення сталі 38Х2МЮА при послідовну насиченні атомарним вуглецем (при цементації) та атомарним бором (при пічному боруванні) при різних температурах, дозволило сформувати боридний шар з перехідною зоною.

Поверхневе двошарове зміцнення сталі 38Х2МЮА при послідовну насиченні атомарним вуглецем (при цементації) та атомарним бором (при пічному боруванні) при різних температурах, дозволило сформувати боридний шар з перехідною зоною.

Отримана перехідна зона дозволяє підвищити експлуатаційні властивості деталей машин та інструменту за рахунок зменшення мікрокрихкості дифузійного шару.

Обрано оптимальний режим комплексної ХТО, який включає цементацію при 950 °С протягом 2 годин, борування при 950 °С протягом 2 годин для отримання найбільшої поверхневої твердості 22 ГПА з максимальним загальним дифузійним шаром 1,4 мм.

Отримано математичні моделі формування дифузійних шарів та зміну коефіцієнту дифузії бору після комплексного насичення атомарним вуглецем та бором, які дозволяють прогнозувати необхідні властивості поверхневих шарів легованої сталі від температури ХТО.

Czerw inski, F. Thermochemical Treatment of Metals / F. Czerwinski // Heat Treatment Conventional and Novel

Applications.-2012. -P. 73-112. -doi: 10.5772/51566.

Kulka, M. Microstructure and properties of borocarburized and laser-modified 17CRNI6-6 steel / M. Kulka, N. Makuch, A. Pertek, A. Piasecki // Optics and Laser Technology. - 2012. - Vol. 44, Issue 4. - P. 872-881. - doi: 10.1016/j.optlastec.2011.11.016.

Aghaie-Khafri, M. A study of chromo-boronizing on DIN

1.2714 steel by duplex surface treatment / M. Aghaie- Khafri, M. Mohamadpour // of Metals. 2012. -

Vol. 64, Issue 6. - P. 694-701. - doi: 10.1007/sl 1837-012- 0337-x.

Kartal, G. Investigating the morphology and corrosion behavior of electrochemically borided steel / G. Kartal, O.

Kahvecioglu, S. Timur// Surfa ANDCOATING Technologies.

- 2006. - Vol. 200, Issue 11. - P. 3590-3593. - doi: 10.1016/j.surfcoat.2005.02.210.

Beponaxa, H. В. Влияние жидкостного борирования на износо- и коррозионную стойкость длинномерных изделий / Н. В. Веропаха, Д. H. Веропаха, А. В. Скориков и др. // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. Спец. вып.: Актуальные проблемы машиностроения. - 2006. - С. 20-21.

Алиев, А. А. Диффузионное борирование стали и шероховатость поверхности / А. А. Алиев, В. П. Булгаков, Б. С. Приходько // Вестник Астраханского государственного технического университета. - 2005. - №2.-С. 91-94.

Stergioudis, G. Formation of boride layers on steel substrates / G. Stergioudis // (Crystal Research and Technology. - 2006.

Vol. 41, Issue 10. - P. 1002-1004. - doi: 10.1002/crat.200610711.

Saduman, S. An approach to kinetic study of borieded steels / S. Saduman, S. Ugur, B. Cuma // Surfaceand Coating

Technologies. - 2005. - Vol. 191, Issue 2-3. - P. 274-285. - doi: 10.1016/j. surfcoat.2004.03.040.

A. c. 1216249 СССР, МПК7 C 23 C8/70. Состав обмазки для борирования стальных изделий I Шашина Л. Т., Махаров Д. М. (СССР). - № 3793701/22-02; заявл. 24.09.84; опубл. 07.03.86, Бюл. № 9.

Idan, A. F. I. The study of the influence of laser hardening conditions on the change in properties of steels I A. F. I. Idan, O. Akimov, L. Golovko, O. Goncharuk, K. Kostyk ll Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. - 2016. -V. 2. -№. 5 (80). -P. 69-73. - doi: 10.15587/1729- 4061.2016.65455.

Mohanad, M. K. Modeling of the case depth and surface hardness of steel during ion nitriding I M. K. Mohanad, V. Kostyk, D. Domin, &K. Kostyk ll Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. - 2016. - V. 2. - №. 5 (80).-P. 45-49.-doi: 10.15587/1729-4061.2016.65454.

A. c. 1712462 СССР, МПК7 C 23 C8/70. Порошкообразный состав для борирования стальных изделий I Г. И. Янцен, В. И. Астащенко, Е. И. Сергеева (СССР). -№4792103/02 ; заявл. 13.02.90; опубл. 15.02.92, Бюл. № 6.

Патент України №33654, Склад для борування сталевих виробів. МПК8 С 23 С 8/00 / О. О. Павлюченко, В. О. Костик, К. О. Костик - № U200800226; заявл. 04.01.08; опубл. 10.07.08, Бюл. № 13.

Костик, К. О. Зміцнення прес-форм лиття під тиском по нанотехнології ІК. О. Костик 11 Машинобудування.- 2013.-№ 12.-С. 113-118.

Хартман, К. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов I К. Хартман, Э. Лецкий, В. Шефер. - М.: Мир. - 1977. - 552 с.

Seraya, О. V. Linear regression analysis of a small sample of fuzzy input data ІО. V. Seraya, D. A. Demin 11 Journal of Automation and Information Sciences. - 2012. - Vol. 44, Issue 7. - P. 34-48. - doi: 10.1615/jautomatinfscien. v44.i7.40.

Костик, К. О. Development of the high-speed bonding technology of alloy steel ll Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. -2015. - T. 6. -№. 11 (78). - C. 8- 15.-doi: 10.15587/1729-4061.2015.55015.

Костик, К. О. Моделювання глибини боридного шару сталі 4Х5МФС при зміні тривалості борування по нанотехнології ІК. О. Костик, В. О. Костик 11 Вісник Нац. техн. ун-ту "ХПІ" : зб. наук. пр. Темат. еип. : Механіко-технологічні системи та комплекси. - Харків: НТУ "ХПІ". - 2014. - № 40 (1083). - С. 145-149.

Размещено на .ru