Влияние длительности цементации на структуру и свойства конструкционных среднеуглеродистых сталей 40Х, 35ХГСА и 42CrMoS4

Исследовано влияние увеличения длительности цементации с 8 до 12 ч с последующей закалкой и низкотемпературным отпуском на структурообразование и контактную усталость конструкционных среднеуглеродистых низколегированных сталей 35ХГСА, 40Х и 42CrMoS4, не относящихся к традиционно цементуемым. Подтверждено, что в стали 35ХГСА повышенное содержание кремния увеличивает микротвердость поверхности термодиффузионно‑упрочненных слоев, снижает количество углерода и толщину заэвтектоидной зоны, уменьшает объемную долю карбидной фазы и размеры включений по сравнению с аналогичными слоями, сформированными на сталях 40Х и 42CrMoS4. Установлено, что максимальную износостойкость имеют термоупрочненные слои стали 35ХГСА после 12‑часовой цементации и стали 40Х после 8‑часовой цементации, микроструктура которых состоит из мартенсита отпуска, 10–15 об. % карбидов размером не более 10 мкм и остаточного аустенита – 10 об. % в стали 35ХГСА и 17 об. % в стали 40Х. Обнаружено, что содержание углерода более 1,8 мас. % на поверхности цементованных слоев приводит к снижению износостойкости из‑за высокого содержания (более 30 об. %) крупных (более 10 мкм) карбидов.

1. Степанкин, И. Н. К вопросу изготовления мелкоразмерного штампового инструмента из экономно легированных сталей с диффузионным упрочнением поверхностного слоя / И. Н. Степанкин, Е. П. Поздняков // Кузнечно‑штамповочное производство. Обработка материалов давлением. – 2015. – № 9. – C. 25–32.

2. Степанкин, И. Н. Контактное изнашивание инструментальных сталей Х12М, 9ХС и У8А / И. Н. Степанкин, Е. П. Поздняков // Вестник ГГТУ им. П. О. Сухого. – 2015. – № 3. – C. 19–24.

3. К вопросу влияния остаточного аустенита на износостойкость науглероженных слоев стали 40Х и 35ХГСА / И. Н. Степанкин [и др.] // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: cб. науч. тр. – Минск, 2019. – C. 104–116.

4. Степанкин, И. Н. Технологическая пластичность при холодном выдавливании гравюры штампового инструмента: практическая реализация / Е. П. Поздняков, И. Н. Степанкин // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. науч. тр.: в 3 кн. Кн. 1. Материаловедение. – Минск, 2017. – С. 207–213.

5. Лахтин, Ю. М. Химико‑термическая обработка металлов / Ю. М. Лахтин, Б. Н. Арзамасов. – М.: Металлургия, 1985. – 256 с.

6. Устройство для испытания на контактную усталость и износ: полез. модель BY 8260 / И. Н. Степанкин, И. А. Панкратов, В. М. Кенько, Е. П. Поздняков, Л. В. Степанкина. – Опубл. 30.06.2012.

7. Ворошнин, Л. Г. Теория и технология химико‑термической обработки: учеб. пособие / Л. Г. Ворошнин, О. Л. Менделеева, В. А. Сметкин. – Минск: Новое знание, 2010. – 304 с.

8. Кремнев, Л. С. Особенности разрушения инструментальных материалов / Л. С. Кремнев // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1994. – № 4. – С. 17–22.

9. Иванов, А. С. О ревертированном аустените в цементованных слоях низкоуглеродистых мартенситных сталей / А. С. Иванов, М. В. Богданова, В. П. Вылежнев // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2015. – № 2. – С. 44–48.

10. Левин, В. А. Избранные нелинейные задачи механики разрушения / В. А. Левин, Е. М. Морозов, Ю. Г. Матвиенко. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 408 с.

11. Микроструктура упрочненных слоев высоконапряженных зубчатых колес из хромоникелевых сталей / С. П. Руденко [и др.] // Известия Национальной академии наук Беларуси. – 2011. – № 1. – С. 11–17.