загрузка...
 
НОВІ ДИФУЗІЙНІ ПОКРИТТЯ ЗА УЧАСТІ ХРОМУ НА СТАЛІ У8А
Повернутись до змісту

НОВІ ДИФУЗІЙНІ ПОКРИТТЯ ЗА УЧАСТІ ХРОМУ НА СТАЛІ У8А

Лоскутова Т.В., доцент, Левашов С.С., аспірант,

Погребова І.С. професор, Лиховей Д.І., студент, НТУУ «КПІ», м. Київ;

Васянович Н.І., студент, СумДУ, м. Суми

Аналіз чинників виходу з ладу деталей машин та інструменту показує, що за  більшість їх експлуатаційних властивостей несе відповідальність поверхневий шар матеріалу. Змінюючи  фазовий склад і структуру поверхні можливо покращити експлуатаційні властивості деталей машин та інструменту і значно підвищити надійність вузлів конструкцій та механізмів[1]. Підвищення експлуатаційних характеристик вуглецевих сталей може бути вирішено шляхом нанесення на їх поверхню захисних покриттів на основі перехідних металів IV-VI груп періодичної системи [1].

Покриття наносили газовим методом в спеціальній установці, раніше виготовленій на кафедрі металознавства і термічної обробки НТУУ «КПІ», яка була модифікована [2]. Процес проводили в замкнутому реакційному просторі, при зниженому тиску активної газової фази (104Па), температурі 1050°С, протягом 4 годин. В якості вихідних реагентів використовували порошок хрому технічної чистоти, чотирьоххлористий вуглець і графіт.

Металографічні, ренгеноструктурні, мікрорентгеноспектральні дослідження були виконані з використанням відомих методів фізичного матеріалознавства.

Рентгеноструктурним аналізом встановлено, що на поверхні сталі У8А після її хромування формуються шари, що  складаються з карбідів хрому Cr23C6, Cr7C3 та сполуки FeCr. Мікроструктурним аналізом, після травлення реактивом Мураками з подальшим травленням 3%розчином азотної кислоти в етиловому спирті, показано, що отримані  покриття складаються з трьох шарів, які ідуть паралельно фронту дифузії, з чітко вираженою границею розділу покриття-основа (рис.1).

Описание: Без имени-1

Рисунок 1 – Мікроструктура сталі У8А з покриттям отриманим при хромуванні,   а (х500), б (електронне зображення)

Перша зона, на основі сполуки FeCr, розміщена на зовнішній межі покриття та складається з дрібних рівновісних зерен, друга - на основі карбіду Cr23C6 - з дрібних стовчастих кристалів. Безпосередньо до основи примикає третя зона з карбіду хрому Cr7C3, що складається з стовбчастих та рівновісних  кристалів. Загальна товщина покриттів складає 15,0-16,0 мкм, при цьому товщина поверхневого шару на основі сполуки FeCr складає 2,0-3,0 мкм. Мікротвердість дифузійного шару відповідає 16,0-17,5ГПа.

Встановлено, що на зовнішній зоні покриття утворюється ?-фаза, в якій розчиняється 44,5-44,0%мас. хрому, 55,5-55,9%мас. заліза.  Безпосередньо під нею  розташовується шар карбідів, вміст хрому в яких плавно знижується від поверхні до основи  і складає 91,4%мас-47,6% мас.  Вміст заліза навпаки збільшується і складає 8,7%мас.-52,4%мас. Таким чином, встановлена підвищена концентрація хрому в карбідах  в порівнянні зі складом карбідів хрому отриманими іншими методами.

На основі отриманих даних побудовано графік розподілу елементів по перерізу покриття (рис. 2).

Рисунок 2- Розподіл елементів по перерізу хромованих дифузійних шарів

 на сталі У8А

Дифузійні шари, отримані хромуванням виявляють значно більшу корозійну стійкість, ніж вуглецева сталь, у ряді промислово важливих водних середовищах. Нанесення вказаних покриттів призводить до зменшення швидкості корозії сталі У8А після 24 годин випробувань: у водопровідній воді - в 35,5 рази, в розчинах 0,5% та 5% Н2SO4 – в 16,6 та  192,7 разів.

Таким чином, проведені дослідження свідчать про перспективність нанесення на поверхню виробів виготовлених із сталі У8А хромових дифузійнрих покриттів запропонованим способом  з метою підвищення їх зносостійкості в умовах одночасного впливу водних агресивних середовищ.

Список літератури

1. Лоскутов В.Ф., Хижняк В.Г., Куницкий Ю.А., Киндрачук М.В. Диффузионные карбидные покрытия. –К.: Техника. – 1991. –168 с.

2. Лоскутов В.Ф., Бобіна М.М., Лоскутова Т.В., Погребова І.С., Ульяненко Н.В. Реакційна камера для нанесення карбідних покриттів. Деклараційний патент України на винахід №54926 А від 17.03.2003. Бюлетень №3.

Робота виконана під керівництвом професора Хижняка В.Г.



загрузка...