Повышение жаростойкости углеродистых сталей термодиффузионным насыщением и нанесением вакуумных покрытий


https://doi.org/10.21122/1683-6065-2020-4-139-147

Полный текст:


Аннотация

В данной статье обоснована гипотеза о возможности повышения жаростойкости доэвтектоидных углеродистых сталей путем предварительного термодиффузионного легирования с последующим нанесением вакуумных нитридных покрытий. Установлено, что наибольшей жаростойкостью, определяемой по относительному приросту массы, обладают термодиффузионные слои, полученные в результате бороалитирования, далее в порядке уменьшения жаростойкости: слои, полученные в результате боросилицирования, борохромирования, бороазотирования и борирования. Разработаны новые составы жаростойких покрытий композиционного типа «термодиффузионный слой – вакуумное ионно-плазменное покрытие», которые также являются твердыми, износостойкими, коррозионностойкими в условиях атмосферной коррозии, растворах солей и некоторых кислот. Проведена оценка влияния ионно-плазменных покрытий на дополнительное повышение жаростойкости сталей с полученными термодиффузионными слоями, в ходе которой определены и приведены наиболее эффективные составы разработанных покрытий для повышения жаростойкости поверхности. Приведены результаты расчета прогнозной жаростойкости разработанных композиций «диффузионный слой – ионно-плазменное покрытие» на углеродистых доэвтектоидных сталях.


Об авторах

А. B. Ковальчук
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
г. Минск, пр. Независимости, 65


Е. А. Пацеко
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
г. Минск, пр. Независимости, 65


Г. А. Ткаченко
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
г. Минск, пр. Независимости, 65


Н. А. Верещак
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
г. Минск, пр. Независимости, 65


Список литературы

1. Хоккинг, М. Металлические и керамические покрытия: получение, свойства и применение / М. Хоккинг, В. Вассантари, П. Сидки: Пер. с англ. М.: Мир, 2000. 518 с.

2. Ткаченко, Г. А. Повышение коррозионной стойкости стальных деталей комплексной обработкой / Г. А. Ткаченко, А. В. Ковальчук // Создание новых и совершенствование действующих технологий и оборудования нанесения гальванических и их замещающих покрытий: материалы 3-го Респ. науч.-техн. семинара. Минск, 5–6 декабря 2013 г. Минск: БГТУ, 2013. С. 119–122.

3. Константинов, В. М. Свойства двухслойных износостойких покрытий «термодиффузионный слой – TiAlN» на сталях / В. М. Константинов, А. В. Ковальчук, В. Г. Дашкевич // Журнал физики и инженерии поверхности. 2016. Т. 1. № 2. С. 213–224.

4. Константинов, В. М. Разработка аддитивных технологий упрочнения конструкционных сталей на основе химикотермической обработки и нанесения ионно-плазменных покрытий / В. М. Константинов, Ф. Ф. Комаров, А. В. Ковальчук, С. В. Константинов // Актуальные проблемы прочности. В 2-х т. T. 2. Витебск: УО «ВГТУ», 2018. С. 377–401.

5. Komarov, F. F. The effect of steel substrate pre-hardening on structural, mechanical, and tribological properties of magnetron sputtered TiN and TiAlN coatings / F. F. Komarov, V. M. Konstantinov, A. V. Kovalchuk, S. V. Konstantinov, H.A. Tkachenko // Wear. 2016. Vol. 352–353. P. 92–101.

6. Елагина, О. Ю. Технологические методы повышения износостойкости деталей машин: учеб. пособие / О. Ю. Елагина. М.: Логос, 2009. 488 с.

7. Ляхович, Л. С. Многокомпонентные диффузионные покрытия / Л. С. Ляхович, Л. Г. Ворошнин, Г. Г. Панич, Э. Д. Щербаков. Минск: Наука и техника, 1974. 288 с.

8. Крукович, М. Г. Пластичность борированных слоев / М. Г. Крукович, Б. А. Прусаков, И. Г. Сизов. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. 384 с.

9. Ляхович, Л. С. Силицирование металлов и сплавов / Л. С. Ляхович, Л. Г. Ворошнин, Э. Д. Щербаков, Г. Г. Панич. Минск: Наука и техника, 1972. 280 с.

10. Ворошнин, Л. Г. Современные износостойкие диффузионные покрытия / Л. Г. Ворошнин // Перспективы развития поверхностного и объемного упрочнения сплавов: сборник науч. тр., посвященный 40-летию кафедры «Материаловедение в машиностроении». Минск: БНТУ, 2004. С. 10–21.

11. Берлин, Е. В. Плазменная химико-термическая обработка поверхности стальных деталей / Е. В. Берлин, Н. Н. Коваль, Л. А. Сейдман. М.: Техносфера, 2012. 464 c.

12. Земсков, Г. В. Многокомпонентное диффузионное насыщение металлов и сплавов / Г. В. Земсков, Р. Л. Коган. М.: Металлургия, 1978. 208 с.

13. Ворошнин, Л. Г. Химико-термическая обработка металлов и сплавов: Спр. / Под ред. Л. С. Ляховича. М.: Металлургия, 1981. 424 c.

14. Кайдаш, Н. Г. Структура и свойства боридосилицидных покрытий на железе и стали / Н. Г. Кайдаш, Л. Н. Четверикова // Вест. Черкас. нац. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2007. № 114. С. 89–115.

15. Раднаев, Б. В. Жаростойкость слоев боридов переходных металлов на углеродистой стали 20 / Б. В. Раднаев, А. С. Милонов, Н. Н. Смирнягина // Вест. Бурят. гос. ун-та. 2011. № 3. С. 199–203.

16. Галынская, Н. А. Упрочняющая обработка штампов для глубокой вытяжки / Н. А. Галынская, Н. Г. Кухарева, С. Н. Петрович, Г. В. Стасевич // Вест. Белорус. нац. техн. ун-та. 2010. № 4. С. 30–34.

17. Макеев, Д. Н. Влияние вводимых легирующих элементов на свойства стали / Д. Н. Макеев // Вест. СГТУ. 2012. № 3(67). С. 92–98.

18. Быкова, Т. М. Влияние химического состава стали на структуру и свойства диффузионных боридных покрытий: Дисс. … канд. техн. наук. Екатеринбург, 2016. 164 с.

19. Бирке, Н. Введение в высокотемпературное окисление металлов / Н. Бирке, Д. Майер. М.: Металлургия, 1987. 189 с.

20. Kutz, M (Ed.) Mechanical Engineers’ Handbook: Manufacturing and Management / 3rd ed. – ASM International, 2006. Vol. 3. 880 p.

21. Gleiter, H. Nanostructured Materials: Basic Concepts and Microstructure / H. Gleiter // Acta Materialia. 2000. Vol. 48, No. 1. Рр. 1–29.

22. Douglas, B. E. Structure and chemistry of crystalline solids. New York: Springer, 2006. 346 p.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Ковальчук А.B., Пацеко Е.А., Ткаченко Г.А., Верещак Н.А. Повышение жаростойкости углеродистых сталей термодиффузионным насыщением и нанесением вакуумных покрытий. Литье и металлургия. 2020;(4):139-147. https://doi.org/10.21122/1683-6065-2020-4-139-147

For citation: Kovalchuk A.V., Patseko E.K., Tkachenko G.A., Vereshchak N.A. Increase in the heat resistance of carbon steels by thermodiffusion treatment and vacuum coating application. Litiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY). 2020;(4):139-147. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/1683-6065-2020-4-139-147

Просмотров: 32

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1683-6065 (Print)
ISSN 2414-0406 (Online)