Регулирование фазового состава азотированного слоя в железе при химико-термической обработке в условиях термоциклирования

DOI: 10.34759/vst-2022-2-237-245

Авторы

Белашова И. С.^*, Петрова Л. Г.^**

Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет, МАДИ, Ленинградский проспект, 64, Москва, 125319, Россия

*e-mail: irina455@inbox.ru.
**e-mail: petrova_madi@mail.ru

Аннотация

Рассматривается способ термогазоциклического азотирования, заключающийся в чередовании стадий процесса с высоким и низким азотным потенциалом при температурах, соответственно, ниже и выше температуры эвтектоидного превращения в системе Fe-N. Изучены фазовый состав азотированного слоя после обработки различных режимах и кинетика роста отдельных его участков. Показаны возможности интенсификации азотирования и регулирования фазового состава слоя путем рационального выбора параметров процесса: числа полуциклов и их длительности. На полуцикле с высокой насыщающей способностью атмосферы на поверхности формируется высокоазотистая нитридная зона, которая трансформируется в протяженную γ' – зону и зону внутреннего азотирования за счет внутренней диффузии при цикле с низкой способностью насыщающей атмосферы, что позволяет регулировать процесс и получать поверхностный слой заданного состава и свойств.

Ключевые слова:

азотирование, термоциклирование, газоциклирование, микроструктура, фазовый состав, внутренняя диффузия

Библиографический список

1. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Структура и прочность азотированных сплавов / Сер. под общ. ред. М.Л. Бернштейна, И.И. Новикова. — М.: Металлургия, 1982. — 175 с.
2. Сыропятов В.Я., Зинченко В.М., Перекатов Ю.А. Современная концепция азотного потенциала // Металловедение и термическая обработка металлов. 2004. № 1(583). С. 7-12.
3. Ergun M., Balbasi M. Mathematical model for pitting potential of Fe 16% chromium steel // Corrosion Science. Vol. 36. No. 9, pp. 1569-1574. DOI: 10.1016/0010-938X(94)90053-1
4. Белашова И.С., Шашков А.О. Кинетика роста диффузионного слоя при термогазоциклическом способе азотирования // Металловедение и термическая обработка металлов. 2012. № 6(684). С. 46-50.
5. Прокофьев М.В., Петрова Л.Г., Белашова И.С., Бибиков П.С. Влияние стадийного азотирования на строение и свойства мартенситной стали 13Х11Н2В2МФ // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2021. № 12(126). С. 12-19. DOI: 10.30987/2223-4608-2021-12-12-19
6. Зинченко В.М. Инженерия поверхности зубчатых колес методами химико-термической обработки. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. — 303 с.
7. Lerche W., Spengler A., Böhmer S. Kurzzeitgasnitrieren, Verfahren und Ergebnisse. — Leipzig: Dt. Verl. fuer Grundstoffindustriec, 1976. — 116 s.
8. Site Shen, Changyao Tan. The development of new process for PS-P fast gas nitriding // 7th International Congress on Heat Treatment and Technology of Surface Coatings (11-14 December 1990; Moscow, Russia). Vol. l, pp. 162 — 168.
9. Петрова Л.Г., Александров В.А., Вдовин В.М., Демин П.Е. Повышение стойкости инструмента из быстрорежущей стали при азотировании с регулируемым азотным потенциалом // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022. № 1 (127). С. 3-10. DOI: 30987/2223-4608-2022-1-3-10
10. Лесин С.В. Кинетика формирования диффузионного слоя на стали ВНС-40 (05Х12Н2К3М2АФ) при газоциклическом азотировании в многокомпонентной газовой атмосфере // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. 2006. № 4-2. C. 39-42.
11. Шестопалова Л.П., Александров В.А. Влияние циклического оксиазотирования на технические характеристики конструкционных легированных сталей // Упрочняющие технологии и покрытия. 2018. Т. 14. № 5(161). С. 220-224.
12. Петрова Л.Г., Александров В.А., Сергеева А.С. Электрический разряд как технологический фактор интенсификации процессов химико-термической обработки изделий машиностроения // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2019. № 12 (102). С. 36-43. DOI: 10.30987/2223-4608-2019-2019-12-36-43
13. Belashova I.S., Bibikov P.S., Orekhov A.A., Starovoitov E.I. Controlled thermogasocyclic nitriding processes // INCAS BULLETIN. 2021. Vol. 13, Special Issue, pp. 13–20. DOI: 10.13111/2066-8201.2021.13.S.2
14. Белашова И.С., Бибиков П.С., Прокофьев М.В. Особенности технологии азотирования высоколегированных коррозионностойких сталей авиационного назначения // Вестник Московского авиационного института. Т. 28. № 2. С. 206-215. DOI: 10.34759/vst-2021-2-206-215
15. Петрова Л.Г., Сергеева А.С. Контроль фазового состава аустенитных сталей при поверхностном упрочнении методом высокотемпературного азотирования // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № 6(108). С. 3-11. DOI: 10.30987/2223-4608-2020-6-3-11
16. Будилов В.В., Агзамов Р.Д., Рамазанов К.Н. Ионное азотирование в тлеющем разряде с эффектом полого катода // Металловедение и термическая обработка металлов. 2007. № 7 (625). С. 33-36.
17. Чудина О.В. Создание модифицированных упрочненных слоев на поверхности сталей методами лазерной и химико-термической обработки // Главный механик. 2019. № 6. С. 46-54.
18. Александров В.А., Казанцев В.Ф., Фатюхин Д.С. Формирование поверхностного слоя методом комплексного ультразвукового воздействия и азотирования // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2013. № 3 (21). С. 33-36.
19. Перекрестов А.Е., Малахов А.Ю., Александров В.А. Каталитический эффект предварительно нанесенной окисленной пленки медь-полимера на процесс низкотемпературного азотирования стали 38Х2МЮА // Modern Science. 2020. № 2-2. С. 334-341.
20. Гурьев А.М., Ворошнин Л.Г., Хараев Ю.П. и др. Термоциклическое и химико-термоциклическое упрочнение сталей // Ползуновский вестник. 2005. № 2-2. С. 36-43.