Показано, что существующие процессы диффузионного хромирования характеризуются рядом недостатков. Предложено использование технологии микродуговой химико-термической обработки для формирования карбидного покрытия на поверхности материала. Проведены термодинамические расчёты реакций восстановления оксида хрома, являющегося источником диффузанта. Выявлено, что наиболее вероятно протекание реакций восстановления оксида хрома метаном и углеродом с образованием атомарного хрома, а также последовательным по мере возрастания температуры нагрева образованием карбидов Cr3C2, Cr7C3 и Cr23C6. Осуществлена экспериментальная проверка полученных результатов. В результате упрочняющей обработки получен поверхностный слой на основе карбидов хрома глубиной 20–25 мкм, под которым расположена науглероженная зона эвтектоидной концентрации, а далее — исходная ферритно-перлитная структура.
микродуговое хромирование стальных изделий, формирование поверхностного карбидного покрытия, термодинамические расчёты химических реакций.
Введение. Одним из наиболее эффективных методов поверхностного упрочнения металлов и сплавов является химико-термическая обработка (ХТО). Она достаточно проста и может быть реализована на любом предприятии, имеющем термический цех или участок. Однако традиционные процессы ХТО (цементация, нитроцементация, азотирование) не всегда удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым к деталям машин и инструменту. Это обусловливает интерес к процессам формирования диффузионных высокотвёрдых покрытий на основе карбидов, нитридов и боридов. Существующие технологии формирования таких покрытий отличаются большой продолжительностью, что сдерживает их практическое применение. Целью настоящей работы является изучение возможности интенсификации процесса формирования высокотвёрдых покрытий на основе карбидов хрома на поверхности стальных изделий.
1. Электрохимико-термическая обработка металлов и сплавов / И. Н. Кидин [и др.]. - Москва : Металлургия, 1978. - 320 с.
2. Химико-термическая обработка металлов и сплавов: справ. / Г. В. Борисёнок [и др.]. - Москва : Металлургия, 1981. - 424 с.
3. Лахтин, Ю. М. Химико-термическая обработка металлов / Ю. М. Лахтин, Б. Н. Арзамасов. - Москва : Металлургия, 1985. - 256 с.
4. Теория и технология химико-термической обработки / Л. Г. Ворошнин, О. Л. Менделеева, В. А. Сметкин. - Москва : Новое знание, 2010. - 304 с.
5. Диффузионные карбидные покрытия / В. Ф. Лоскутов [и др.]. - Киев : Тэхника, 1991. - 168 с.
6. Домбровский, Ю. М. Новые аспекты химико-термической обработки металлов в порош-ковых средах / Ю. М. Домбровский, М. С. Степанов // Вестн. Дон. гос. техн. ун-та. - 2011. - Т. 11, № 8 (59), вып. 1. - С. 1217-1221.
7. Домбровский, Ю. М. Выбор углеродсодержащей порошковой среды для микродуговой цементации металлических изделий / Ю. М. Домбровский, М. С. Степанов // Вестн. Дон. гос. техн. ун-та. - 2013. - № 3-4 (72-73). - С. 27-32.
8. 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.
9. Электроискровое легирование металлических поверхностей / А. Е. Гитлевич [и др.]. - Кишинёв : Штиинца, 1985. - 196 с.
10. Теория и технология производства ферросплавов / М. И. Гасик, Н. П. Лякишев, Б. И. Емлин. - Москва : Металлургия, 1988. - 784 с.
11. Петрищев, А. С. Термодинамический анализ в системе Cr-O-C применительно к техно-логии металлизации хромосодержащего металлооксидного сырья / А. С. Петрищев, С. М. Григорьев, И. В. Прус // Науч. тр. Донец. нац. техн. ун-та. Серия: Металлургия. - 2011. - Вып. 13. - С. 28-33.
12. Meegoda, J. N. Conversion of Chromium Ore Processing Residue to Chrome Steel / Jay N. Meegoda, Wiwat Kamolpornwijit, Zhengbo Hu. Newark: New Jersey Institute of Technology, 2007. - 49 p.
13. Морачевский, А. Г. Термодинамические расчёты в металлургии / А. Г. Морачевский, И. Б. Сладков. - Москва : Металлургия, 1985. - 136 с.
