Целью исследований являлось изучение возможности ускоренного формирования высокотвердого карбидного покрытия на поверхности стальных изделий. Предложено использование технологии микродуговой химико-термической обработки. Стальное изделие погружается в порошок каменного угля и нагревается пропусканием электрического тока. Образование микродуговых разрядов в порошковой среде приводит к насыщению поверхности углеродом, а одновременная диффузия металла позволяет формировать высокотвердый карбидный слой. Установлена возможность применения ферросплавов в качестве источника карбидообразующего металла при образовании высокотвердого покрытия с помощью микродуговой химико-термической обработке. Электропроводность ферросплавов выше, чем химических соединений, и это позволяет достичь ускорения диффузионного насыщения за счет интенсивного образования активных атомов металлов под действием микродуг. Применение ферросплавов более выгодно с энергетической точки зрения, так как восстановление оксидов металлов до атомарного состояния требует дополнительных энергетических затрат. При использовании феррохрома, ферромолибдена и ферровольфрама образуется поверхностный карбидный слой толщиной до 160 мкм и микротвердостью до 18 ГПа.
поверхностное упрочнение, микродуговая химико-термическая обработка, формирование высокотвердого карбидного слоя на поверхности стальных изделий
The modern mechanical engineering imposes increased requirements to reliability and durability of the used materials. In many cases these requirements can be provided with increase of details of machines and the tool blanket properties. Chemical heat treatment changes a chemical composition and structure of a material surface and allows to increase the hardness, wear resistance, corrosion resistance, heat resistance and other mechanical and physic- chemical properties of responsible details [1]..
The methods of chemical heat treatment applied in the industry are based on diffusion saturation of metals and alloys blankets by one element or a complex of elements that allows obtaining the required properties on a surface of the processed product [1-3]. Usually it is necessary to form very hard surface coatings. For example, to apply a saturation of the surface with
chromium, molybdenum and tungsten in powder mixtures. Treatment is performed within several hours in the pressurized containers in the protective atmosphere or in vacuum [1].
However, these methods have a number of shortcomings including: the long duration of saturation process, surface decarburization, a possibility of a layer without carbide phase formation, dependence of layer hardness on duration and temperature of diffusion. Insufficient sealing of containers accelerates depletion of the saturating mixture, and it worsens stability of results and can cause powder agglomeration. Besides, it is difficult to automate such methods of treatment and therefore they require application of a manual work.
1. Ворошнин, Л. Г. Теория и технология химико-термической обработки / Л. Г. Ворошнин, О. Л. Менделеева, В. А. Сметкин. — Москва : Новое знание; Минск: Новое знание, 2010. — 304 с.
2. Mehrer Helmut. Diffusion in Solids. Fundamentals, Methods, Materials, Diffusion-Controlled Processes. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2007. — 645 p.
3. Antczak, G. Surface diffusion / G. Antczak, G. Ehrlich. Cambridge University Press, 2010. — 779 p.
4. Домбровский, Ю. М. Микродуговая цементация стальных изделий в порошковых средах / Ю. М. Домбровский, М. С. Степанов // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2013. — №12. — С. 25–29.
5. Домбровский, Ю. М. Новые возможности поверхностного легирования стали в порошковых средах / Ю. М. Домбровский, М. С. Степанов // Вестник машиностроения, — 2015. —№ 8. — С. 79–81.
6. Степанов, М. С. Формирование карбидного покрытия при микродуговом хромировании стали / М. С. Степанов, Ю. М. Домбровский // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2015. — № 1. — С. 35–38.
7. Степанов, М. С. Формирование карбидного покрытия при микродуговом молибденировании стали / М. С. Степанов, Ю. М. Домбровский // Упрочняющие технологии и покрытия.— 2015, — № 10. — С. 34–38.
8. M. S. Stepanov, Yu. M. Dombrovskii. Thermodynamic Analysis of Carbide Layer Formation in Steel with Microarc Saturation by Molybdenum / Steel in Translation, 2016, Vol. 46, No. 2, pp. 79–82.
9. Домбровский, Ю. М. К вопросу о технологических параметрах микродуговой химико-термической обработки (МДХТО) / Ю. М. Домбровский, М. С. Степанов, Л. В. Давидян // Известия ВолгГТУ, №5 (160).— Волгоград.—2015. (Серия «Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении»). — С. 130–131.
10. Домбровский, Ю. М. Особенности молибденирования стали в режиме микродугового нагрева / Ю. М. Домбровский, М. С. Степанов // Известия ВолгГТУ. — №5 (160).—Волгоград. — 2015. (Серия «Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении»). — С. 135–138.
