Распределение хрома и ванадия в диффузионном слое стали 35Х2Н3 при совместном термодиффузионном насыщении
Автор: Шабурова Юлия Дмитриевна, Шабурова Наталия Александровна, Пашкеев Игорь Юльевич
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Рубрика: Металловедение и термическая обработка
Статья в выпуске: 1 т.22, 2022 года.
Бесплатный доступ
Термодиффузионное насыщение поверхности сплавов двумя и более элементами остается малоизученным несмотря на большой практический и научный интерес, который представляет подобный метод химико-термической обработки. Одновременное введение нескольких элементов позволяет значительно сократить продолжительность обработки изделий и получить на поверхности изделия многофазный состав, что открывает широкие возможности для придания изделиям уникальных технологических и эксплуатационных свойств. В статье описаны особенности распределения хрома и ванадия при совместном термодиффузионном насыщении стали 35Х2Н3 при температуре 1000 °С. Предлагаемая методика анализа основана на возможностях рентгеноспектрального микроанализа (РСМ) диффузионных слоев на поперечных микрошлифах полученных образцов. Контроль элементного состава диффузионного слоя проводили на универсальном сканирующем (растровом) электронном микроскопе JEOL JSM-6460 LV. Исследование микроструктуры осуществлялось на оптическом металлографическом микроскопе Axio Observer D1.m. Рентгенофазовый анализ проводился на диффрактометре Rigaku Ultima IV. Измерение твердости проводилось на микротвердомере FM-800 при нагрузке 100 г. Получены данные о качественном и количественном распределении хрома и ванадия в поверхностном слое стали. Показано, что формирующееся диффузионное покрытие имеет следующее строение: бесструктурный внешний слой, состоящий преимущественно из карбидов и нитридов хрома и ванадия, → область столбчатых кристаллов (испытывающая γ→α превращение при охлаждении), состоящая преимущественно их твердого раствора Cr1,0V0,4Fe0,3, → частично обезуглероженная α-фаза → основной металл. Определены коэффициенты диффузии хрома и ванадия: в α-фазе DCr = 1,3•10-15 м2/с; DV = 1,8•10-14 м2/с; в γ-фазе DCr = 1,13•10-15 м2/с; DV = 1,3•10-15 м2/с. Микротвердость внешнего поверхностного слоя составила 1400-1980 H, диффузионного слоя в основном металле - 630-790 HV, основного металла - порядка 540-510 HV.
Термодиффузионное хромирование, коэффициенты диффузии хрома и ванадия, строение диффузионного слоя, методика анализа
Короткий адрес: https://sciup.org/147235819
IDR: 147235819 | УДК: 669.268.6 | DOI: 10.14529/met220102
The chromium and vanadium distribution in the diffusion layer of steel x35CrNi2-3 during thermodiffusion saturation
Termodiffusion saturation of the surface of alloys with two or more elements remains poorly understood despite the great practical and scientific interest that this method of chemical-thermal treatment represents. The simultaneous introduction of several elements can significantly reduce the processing time of products and obtain a multiphase composition on the surface of the product, which opens up wide opportunities for imparting unique technological and operational properties to products. The article describes the features of the distribution of chromium and vanadium during joint thermal diffusion saturation of steel X35CrNi2-3 at a temperature of 1000 °C. The proposed analysis technique is based on the possibilities of X-ray spectral microanalysis of diffusion layers on transverse microsections of the obtained samples. The elemental composition of the diffusion layer was monitored using a JEOL JSM-6460 LV universal scanning electron microscope. The microstructure was studied on an optical metallographic microscope Axio Observer D1.m. X-ray phase analysis was carried out on a Rigaku Ultima IV diffractometer. The hardness measurement was carried out on an FM-800 microhardness tester at a load of 100 g. Data were obtained on the qualitative and quantitative distribution of chromium and vanadium in the surface layer of steel. It is shown that the emerging diffusion coating has the following structure: a structureless outer layer, consisting mainly of chromium, vanadium carbides → a region of columnar crystals (experiencing γ→α transformation upon cooling), consisting mainly of their Cr1.0V0.4Fe0.3 solid solution → partially decarburized α-phase → base metal. The diffusion coefficients of chromium and vanadium are determined: in the α-phase DCr = 1.3•10-15 m2/s; DV = 1.8•10-14 m2/s; in the γ-phase DCr = 1.13•10-15 m2/s; DV = 1.3•10-15 m2/s. The microhardness of the outer surface layer was 1400-1980 H, the diffusion layer in the base metal was 630-790 HV, and the base metal was about 540-510 HV.
