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

Kateryna Kostyk

Анотація


Метою роботи є зміцнення поверхневих шарів сталей методами ХТО в порошкових макро- та нанодисперсних середовищах. 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. В роботі використані оптична та електронна мікроскопія; вимірювання мікротвердості, обробка результатів статистичними методами. 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.


Ключові слова


хіміко-термічна обробка; легована сталь; глибина дифузійного шару; мікротвердість поверхні; дифузія

Повний текст:

PDF

Посилання


Czerwinski, F. Thermochemical Treatment of Metals. Heat Treatment – Conventional and Novel Applications, 2012, 73–112, doi: 10.5772/51566.

Kulka, M., Makuch, N., Pertek, A., Piasecki, A. Microstructure and properties of borocarburized and laser–modified 17CrNi6–6 steel. Optics and Laser Technology, 2012, 44 (4), 872–881, doi: 10.1016/j.optlastec.2011.11.016.

Aghaie–Khafri, M. Mohamadpour, M. A study of chromo–boronizing on DIN 1.2714 steel by duplex surface treatment. Journal of Metals, 2012, 64 (6), 694–701, doi: 10.1007/s11837–012–0337–x.

Kartal, G., Kahvecioglu, O., Timur, S. Investigating the morphology and corrosion behavior of electrochemically bo rided steel. Surface and Coating Technologies, 2006,

200 (11), 3590–3593, doi: 10.1016/j.surfcoat.2005.02.210.

Veropaha, N. V., Veropaha, D. N., Skorikov, A. V. et. al. Vlijanie zhidkostnogo borirovanija na iznoso– i korrozionnuju stojkost' dlinnomernyh izdelij [Influence of liquid boriding on the wear and corrosion resistance of long products]. Izvestija vuzov. Severo–Kavkazskij region. Serija: Tehnicheskie nauki, Spec. vyp.: Aktual'nye problemy mashinostroenija [Proceedings of the universities. North-Caucasian region. Series: Engineering. Recent engineering problems], 2006, 20–21.

Aliev, A. A., Bulgakov, V. P., Prihod'ko, B. S. Diffuzionnoe borirovanie stali i sherohovatost' poverhnosti [Diffusion borating of steel and surface roughness]. Vestnik Astrahanskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta [Journal of Astrakhan State Technical University], 2005, 2, 91–94.

Stergioudis, G. Formation of boride layers on steel substrates. Crystal Research and Technology, 2006, 41 (10), 1002–1004, doi: 10.1002/crat.200610711.

Saduman, S., Ugur, S., Cuma, B. An approach to kinetic study of borieded steels. Surfaceand Coating Technologies, 2005, 191 (2–3), 274–285, doi: 10.1016/j.surfcoat.2004.03.040.

Shashina, L. T., Maharov, D. M. (1986). Certificate of authorship 1216249 SSSR, MPK7 С 23 С 8/70. Sostav obmazki dlja borirovanija stal'nyh izdelij [Composition of pack boriding for steel products] (SSSR). 3793701/22–02; declared 24.09.84, № 9.

Idan, A. F. І., Akimov, O., Golovko, L., Goncharuk, O., Kostyk, K. The study of the influence of laser hardening conditions on the change in properties of steels. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2016,

2(5 (80)), 69-73, doi: 10.15587/1729-4061.2016.65455.

Mohanad, M. K., Kostyk, V., Domin, D., & Kostyk, K. Modeling of the case depth and surface hardness of steel during ion nitriding. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2016, 2(5 (80)), 45-49, doi: 10.15587/1729-4061.2016.65454.

Jancen, G. I., Astashhenko, V. I., Sergeeva, E. I. (1992). Certificate of authorship 1712462 SSSR, MPK7 С 23 С 8/70. Poroshkoobraznyj sostav dlja borirovanija stal'nyh izdelij [The powdered composition boriding of steel products] (SSSR). 4792103/02; declared 13.02.90, № 6.

Pavljuchenko, O. O., Kostik, V. O., Kostik, K. O. (2008). Sklad dlja boruvannja stalevyh vyrobiv [Composition for Boriding steel products]. Patent of Ukraine №33654, MPK8 C 23 C 8/00. № u200800226; declared 04.01.08; published 10.07.08, № 13.

Kostyk, K. O. Zmicnennja pres–form lyttja pid tyskom po nanotehnologii' [Strengthening of molds for injection molding nanotechnology]. Mashynobuduvannja, 2013, 12, 113–118.

Hartman, K., Leckij, Je., Shefer, V. Planirovanie jeksperimenta v issledovanii tehnologicheskih processov [Experimental Design in the research of technological processes]. Moscow: Mir, 1977, 552 p.

Seraya, O. V., Demin, D. A. Linear regression analysis of a small sample of fuzzy input data. Journal of Automation and Information Sciences, 2012, 44 (7), 34–48. doi: 10.1615/jautomatinfscien.v44.i7.40.

Kostyk, K. O. Development of the high-speed boriding technology of alloy steel. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2015, 6(11 (78)), 8-15, doi: 10.15587/1729-4061.2015.55015.

18. Kostyk, К. О., Kostyk, V. О. Modelyuvannya glibini boridnogo sharu stalі 4Kh5MFS pri zmіnі trivalostі boruvannya po nanotekhnologії [Simulation depth borydnoho layer steel 4H5MFS by changing the length Boriding on nanotechnology]. Vіsnik Nats. tekhn. un-tu "KhPІ" : zb. nauk. pr. Temat. vip.: Mekhanіko-tekhnologіchnі sistemi ta kompleksi. – Kharkіv: NTU "KhPІ", 2014, 40 (1083), 145-149.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Czerwinski, F. Thermochemical Treatment of Metals / F. Czerwinski // Heat Treatment – Conventional and Novel Applications. – 2012. – Р. 73–112. – doi: 10.5772/51566.
  2. 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. – Р. 872–881. – doi: 10.1016/j.optlastec.2011.11.016.
  3. Aghaie–Khafri, M. A study of chromo–boronizing on DIN 1.2714 steel by duplex surface treatment / M. Aghaie–Khafri, M. Mohamadpour // Journal of Metals. – 2012. – Vol. 64, Issue 6. – Р. 694–701. – doi: 10.1007/s11837–012–0337–x.
  4. Kartal, G. Investigating the morphology and corrosion behavior of electrochemically borided steel / G. Kartal, O. Kahvecioglu, S. Timur // Surface and Coating Technologies. – 2006. – Vol. 200, Issue 11. – P. 3590–3593. – doi: 10.1016/j.surfcoat.2005.02.210.
  5. Веропаха, Н. В. Влияние жидкостного борирования на износо– и коррозионную стойкость длинномерных изделий / Н. В. Веропаха, Д. Н. Веропаха, А. В. Скориков и др. // Известия вузов. Северо–Кавказский регион. Серия: Технические науки. Спец. вып.: Актуальные проблемы машиностроения. – 2006. –
    С. 20–21.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. А. с. 1216249 СССР, МПК7 С 23 С 8/70. Состав обмазки для борирования стальных изделий / Шашина Л. Т., Махаров Д. М. (СССР). – № 3793701/22–02; заявл. 24.09.84; опубл. 07.03.86, Бюл. № 9.
  10. Idan, A. F. І. The study of the influence of laser hardening conditions on the change in properties of steels / A. F. І. Idan, O. Akimov, L. Golovko, O. Goncharuk, K. Kostyk // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2016. – V. 2. – №. 5 (80). – P. 69-73. – doi: 10.15587/1729-4061.2016.65455.
  11. Mohanad, M. K.  Modeling of the case depth and surface hardness of steel during ion nitriding / M. K. Mohanad, V. Kostyk, D. Domin, & K. Kostyk // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2016. – V. 2. – №. 5 (80). – P. 45-49. – doi: 10.15587/1729-4061.2016.65454.
  12. А. с. 1712462 СССР, МПК7 С 23 С 8/70. Порошкообразный состав для борирования стальных изделий / Г. И. Янцен, В. И. Астащенко, Е. И. Сергеева (СССР). – № 4792103/02 ; заявл. 13.02.90; опубл. 15.02.92, Бюл. № 6.
  13. 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.
  14. Костик, К. О. Зміцнення прес–форм лиття під тиском по нанотехнології / К. О. Костик // Машинобудування. – 2013. – № 12. – С. 113–118.
  15. Хартман, К. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / К. Хартман, Э. Лецкий, В. Шефер. – М.: Мир. – 1977. – 552 с.
  16. Seraya, O. V. Linear regression analysis of a small sample of fuzzy input data / O. V. Seraya, D. A. Demin // Journal of Automation and Information Sciences. – 2012. – Vol. 44, Issue 7. – P. 34–48. – doi: 10.1615/jautomatinfscien.v44.i7.40.
  17. Костик, К. О. Development of the high-speed boriding technology of alloy steel // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2015. – Т. 6. – №. 11 (78). – С. 8-15. – doi: 10.15587/1729-4061.2015.55015.
  18. Костик, К. О. Моделювання глибини боридного шару сталі 4Х5МФС при зміні тривалості борування по нанотехнології / К. О. Костик, В. О. Костик // Вісник Нац. техн. ун-ту "ХПІ" : зб. наук. пр. Темат. вип. : Механіко-технологічні системи та комплекси. – Харків: НТУ "ХПІ". – 2014. – № 40 (1083). – С. 145-149.




DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2016.42.09

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.