Повышение коррозионной стойкости ответственных деталей сельскохозяйственной техники методом оксикарбонитрации

Множество сельскохозяйственных предприятий на сегодняшний день активно используют оксикарбонитрацию в промышленной деятельности. Данный процесс позволяет повысить прочность поверхностей изделий из стали и чугуна, с целью увеличения износостойкости, поверхностной твердости, антикоррозионных и антифрикционных свойств деталей.

Оксикарбонитрация применяется для следующих видов изделий сельскохозяйственного машиностроения:

• 1.    Режущий инструмент;

• 2.    Штамповочный инструмент;

• 3.    Прессформы;

• 4.    Детали машин, работающие в условиях повышенного износа и трения (валы, шестерни, втулки, резьбовые соединения и др.)

• 2.    печь-ванна карбонитрации (упрочнение поверхности) (Этап 3-5);

• 3.    печь-ванна охлаждения и нейтрализации (охлаждение детали и нейтрализация солей) (Этап 5-7);

• 4.    печь-ванна охлаждения (Этап 7-9).

Для составления технологического процесса протекания операции «оксикарбонитрация» (в расплаве солей) необходимы следующие виды оборудования: 1. печь-ванна для предварительной обработки (обезжиривание и окисилительный 182

подогрев) (Этап 1-3);

Требуемая толщина поверхностного карбонитрированого слоя регулируется продолжительностью нахождения изделия в печи, так например для режущего инструмента время выдержки составляет около 40 мин, а для деталей машин и штамповочного инструмента около 3-4 часов [1, 2, 3].

Технологический процесс протекания оксикарбонитрации

о 400 <

< 300

ш н 200

Рисунок 1 – График типового технологического процесса оксикарбонитрации

Описание экспериментальных исследований

Цель: экспериментально определить потерю массы детали, в зависимости от длительности пребывания изделия в климатической камере.

Объекты исследования и контролируемые параметры приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Объекты исследования и контролируемые параметры

Объект	Параметр	Единица измерения
Сталь 20 оксикарбонитрированная	Потеря масса	г/м2ч
	Скорость коррозии	мм/месяц
Сталь 20	Потеря масса	г/м2ч
	Скорость коррозии	мм/месяц
Сталь 60С2А оксикарбонитрированная	Потеря масса	г/м2ч
	Скорость коррозии	мм/месяц
Сталь 60С2А	Потеря масса	г/м2ч
	Скорость коррозии	мм/месяц

Условия в климатической камере: влажность 100%, температура 40 оС.

В ходе эксперимента для стали 20 были получены следующие данные (таблица 2):

Таблица 2 – Коррозионная стойкость сталь 20

Продолжительность, ч	Потери массы, г
	Сталь                   20 оксикарбонитрированная	Сталь 20
24	0,0144	0,8784
72	0,0432	2,592
120	0,0696	4,561
240	0,144	8,859

Сравнительный анализ коррозионной стойкости Сталь 20

Продолжительность времени, ч

Сталь 20 ОКС        Сталь 20

Линейная (Сталь 20 ОКС)        Линейная (Сталь 20 )

Рисунок 2 – График зависимости коррозионной стойкости стали 20 и оксикарбонитрированной стали 20

В ходе эксперимента для стали 60С2А были получены следующие данные (таблица 3):

Таблица 2 – Коррозионная стойкость 60С2А

Продолжительность, ч	Потери массы, г
	Сталь              60С2А оксикарбонитрированная	Сталь 60С2А
24	0,036	3,291
72	0,108	9,871
120	0,181	16,452
240	0,361	32,904

Сравнительный анализ коррозионной стойкости 60С2А

Продолжительность времени, ч

60С2А ОКС        60С2А

Линейная (60С2А ОКС)

Линейная (60С2А)

Рисунок 3 - График зависимости коррозионной стойкости 60С2А и оксикарбонитрированной 60С2А

В ходе исследования были рассчитаны линейные зависимости потери массы для стали 20 и 60С2А, используя полученные данные можно найти скорость потери массы следующим образом:

V = —                               (1)

s-t                                                               v 7

V20 окс ~ 0.0006 г/м2 -ч;

V20 « 0.0369 г/м2 • ч;

V60C2A окс ~ 0.0015 г/м2 -ч;

• V60C2A» 0.1371 г/м2-ч.

Скорость коррозии:

V kopp = V ' T                                    (2)

Vkopp(20 окс) ® 0.000674 мм/год

• V

V kopp (60С2А окс) ~ 0.00171мм/год;

Vkopp (60С2А) « 0.15638 мм/год.

Результаты и обсуждение

Процесс оксикарбонитрации показал эффективность его использования при упрочнении поверхности стальных и чугунных деталей сельскохозяйственной техники за счёт насыщения атомарным азотом и углеродом в расплаве солей на основе ционата калия. При погружении ответственных деталей в печь-ванны карбонитрации атомарные азот и углерод адсорбируются поверхностью металла и диффундируют в неё.

Из анализа представленных графиков зависимостей можно судить о повышении коррозионной стойкости за счет образующихся нитридов железа и легирующих элементов, а, следовательно и увеличении твёрдости поверхности, ее износостойкости и как следствии задиростойкости.

Выводы:

• 1.    Предложен технологический процесс повышения износостойкости поверхности ответственных деталей для сельскохозяйственой техники методом оксикарбонитрацией.

• 2.    Установлена экспериментальная зависимость потери массы образцов от продолжительности времени нахождения их в климатической камере.

• 3.    Проведен анализ образцов из различных видов сталей на коррозионную стойкость после оксикарбонитрации в климатической камере.

• 4.    Выполненный анализ и полученная зависимость могут быть использованы на производстве для определения качества поверхности и срока эксплуатации изделий.

• 5.    Повышена долговечность ответственных деталей сельскохозяйственной техники.

FSAEI HE Altai State Technical University I. I. Polzunova 656038, Lenina avenue, 46, Barnaul, Altai region, Russian Federation