Влияние стадий комплексной химико-термической обработки на базе диффузионного легирования в среде легкоплавких жидкометаллических растворов на свойства поверхностных слоев изделий из углеродистых сталей

Abstract

Статья посвящена исследованию влияния технологии комплексной химико-термической обработки (КХТО) на свойства поверхностных слоев углеродистых сталей. КХТО включала в себя цементацию, диффузионное насыщение в среде легкоплавких жидкометаллических расплавов (ДЛЛЖР) и последующую термическую обработку. Цементация выполнялась при температуре 950 0С, с выдержкой 8 часов. ДЛЛЖР проводилось в диапазоне температур от 950 до 1050 ºС. Длительность выдержки варьировалась от 1 до 8 часов. ДЛЛЖР проводилось в среде Pb-Bi с добавлением 3–5 % порошка Cr. Исследования выполнялись на образцах, изготовленных из сталей Ст3, 20Х13, 40Х, 40Х13. Было выявлено, что такие характеристики, как толщина покрытия и концентрация хрома в поверхностном слое, зависят от режимов ДЛЛЖР и состава покрываемой стали. Максимальная толщина покрытий наблюдалась на стали Ст3 после КХТО при температуре 1070 °C, длительностью 8 часов и составляла 50 мкм. При том же режиме на стали 20Х13 толщина покрытия составляла 37 мкм, на стали 40Х – 45 мкм, на стали 40Х13–30 мкм. После проведения КХТО на поверхностности образцов из стали Ст3 концентрация хрома составляет 68,8 %, на стали 40Х – 64,22 %, на стали 20Х13 содержание хрома составляет 62,54 %, на стали 40Х13–64,22 %

This paper investigated the influence of the complex chemical-thermal treatment technology (CTT) on the properties of the carbon steels surface layers. CTT included carburization, diffusion alloying in the medium of low-melting liquid metal melts (DALMMS) and subsequent heat treatment. Cementation was carried out at a temperature of 950 °C, with an exposure time of 8 hours. DALMMS was carried out in the temperature range from 950 °C to 1050 °C. The duration of exposure varied from 1 hour to 8 hours. DALMMS was carried out in a Pb-Bi medium with the addition of 3–5 % Cr powder. The studies were carried out on samples made of St3, 20X13, 40X, 40X13 steels. It was found that characteristics such as coating thickness and chromium concentration in the surface layer depend on the CTT modes and the steels composition. The maximum thickness of the coatings was observed on steel St3 after CTT at a temperature of 1070 °C, with a duration of 8 hours and was 50 microns. Under the same regime, on steel 20X13 the coating thickness was 37 microns, on steel 40X45 microns, on steel 40X13 30 microns. After carrying out the CTT, the chromium concentration on the surface of samples made of steel St3 is 68,8 %, on steel 40X 64,22 %, on steel 20X13 the chromium content is 62,54 %, on steel 40X13 the chromium content is 64,22 %