В настоящее время известно много способов повышения свойств поверхностных слоев деталей машин и инструмента, однако часто предпочтение отдают химико-термической обработке. При химикотермической обработке диффузионное легирование поверхностных слоев обрабатываемого металла или сплава позволяет не только резко повысить прочностные характеристики, но изменить химические и физические свойства.
В последнее время в нашей стране и за рубежом проводят интенсивные исследования процессов диффузионного насыщения сталей, алюминиевых и медных сплавов.
Как известно, диффузионное насыщение производится в газовой среде, в жидкой и в твердой фазе (порошках). Каждый из этих способов имеет свои достоинство и недостатки.
Хромирование обеспечивает повышенную жаростойкость стали до 800 °С, высокую коррозионную стойкость в таких средах, как пресная и морская вода, азотная уксусная и фосфорная кислоты, и эрозионную стойкость при низкой и высокой температурах. Хромирование сталей, содержащих более 0,3-0,4% С, повышает твердость и износостойкость. Хромировать можно любые стали.
Ванадирование повышает жаростойкость, коррозионную стойкость в разных агрессивных средах и износостойкость стали и сплавов. Наибольшее применение получил газовый метод ванадирования, осуществляемый двумя способами: контактным (в порошках) и неконтактным.
В нашей работе выбран метод газового насыщения стали 35Х2Н3 хромом и ванадием контактным способом, описаны достоинства и недостатки метода, обоснован выбор данного метода.
Цель работы - исследовать диффузионное насыщение хромоникелевых сталей хромом и ванадием.
Задачи работы:
• Определить коэффициент диффузии хрома и ванадия в стали 35Х2Н3;
• Исследовать образование хромового слоя по глубине образцов;
• Определить микротвердость хромированных слоев;
• Исследовать легирование хромового слоя ванадием при совместном термодиффузионном насыщении.
В ходе диффузионного насыщения хромо-никелевых сталей хромом был сформирован поверхностный рабочий слой, плотный без пор, с содержанием хрома от 100 до 10%, толщиной до 62 мкм. Содержание хрома в диффузионном слое неоднородно, наблюдается высокохромистый слой глубиной 24 мкм, содержанием от 98 до 65% Cr. Как показало исследование, время выдержки не влияет на характер распределения хрома в стали 35Х2Н3, изменяется только глубина диффузионного слоя. Микротвердость хромированного слоя составила в среднем 1369 ИУ(300г), что в 2,5 раза превышает твердость исходного образца. Коэффициент диффузии в • -фазе
DCr = 6,3 ■
Is
составил , в ' -фазе - ~ ' ~.
В ходе совместного термодиффузионного насыщения стали 35Х2Н3 хромом и ванадием получен поверхностный слой с содержанием хрома от 80 до 3% и ванадия 58-0,3%. Сформированный рабочий слой плотный, без пор. Хром и ванадий образуют твердый раствор замещения в диффузионном слое, в котором можно выделить светлые участки с повышенным содержанием хрома и темные области с высокой концентрацией ванадия. Коэффициент
Dcr — 1,3 ■
диффузии хрома и ванадия в -фазе составил
DCt = 1.13
в -фазе коэффициент диффузии уменьшился до
Dv= l,3-lo-ls —
