Упрочнение цианированием двухкомпонентных электролитических покрытий на основе железа

УПРОЧНЕНИЕ ЦИАНИРОВАНИЕМ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ПОКРЫТИИ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА

В.В. Серебровский, А.Н. Пронин, А.Ю. Молодкин, В.В. Бедин

Аннотация. В статье приведена технология цианирования и установлено, что температура цианирования решающим образом влияет не только на толщину карбидной зоны диффузионного слоя, но и на фазовый состав этой зоны. Результаты исследований могут использоваться для упрочнения деталей машин ремонтного производства, позволяющей значительно повысить их долговечность.

Ключевые слова: цианирование, электролитические покрытия, микротвёрдость, износостойкость.

Основными недостатками всех электролитических покрытий являются слоистая структура осадков (рисунок 1), которая предопределяет неравномерность их свойств по толщине покрытия, недостаточно высокая твердость и износостойкость, особенно в тяжелых условиях эксплуатации (высокие удельные нагрузки, отсутствие и недостаток смазки в сопряжениях). Все это приводит к недостаточно надёжной работе восстановленных деталей.

Рисунок 1 - Структура электроосажденного легированного железа

Повышение износостойкости и улучшение других служебных свойств таких деталей может быть достигнуто путем насыщения их углеродом и азотом из активных сред (нитроцементацией или цианированием). Разработана технология цианирования сталей в пастообразной среде на основе сажи и азотсодержащего компонента (50 % - сажи; 50 % - желтой кровяной соли; связующее-органический клей), которое проводится при температурах 873...923 К, не требует дорогого специализированного оборудования, дефицитных материалов и во многих случаях обеспечивает требуемые свойства поверхностных слоев деталей без закалки.

Наибольший эффект цианирования (наибольшая толщина диффузионного слоя) достигается при температуре 923 К. Диффузионные слои на обоих исследованных электролитических сплавах (Бе, +1,5 % Мо и Бе, +2,5 % на наружной поверхности имеют твердую корку карбонитридов (8000 - 12000 МПа), состав которой определяется температурой цианирования (рисунок 2). Результаты рентгеноструктурного анализа карбонитридных зон цианированных электролитических покрытий Бе и Бе+Мо представлены в таблице.

Как видно из представленной таблицы, температура цианирования решающим образом влияет не только на толщину карбонитридной зоны диффузионного слоя, но и на фазовый состав этой зоны.

При относительно низких температурах цианирования (823...873К) карбонитридные зоны представлены, в основном, карбонитридами у', толщина этих зон невелика. При повышении температуры до 923 К в карбонитридных

зонах преобладает карбонитрид е (80...85 %) и толщина этих зон значительно увеличивается.

Гексагональный карбонитрид е обладает самой широкой областью гомогенности по сравнению с другими карбонитридами системы Бе - С - N поэтому здесь имеются лучшие условия для диффузии азота и углерода в покрытие и образуется карбонитридная зона большой толщины (0,050 мм за два часа)._

а б

Рисунок 2 - Карбонитридная зона диффузионного слоя на электролитическом сплаве Fe - 1,5 % Мо после цианирования в пасте

а) травление 4 % HNO3;

б) электролитическое травление.

Таблица 1 - Толщина и состав карбонитридных зон цианированных электролитических покрытий Fe и Fe+Mo

Температура цианирования, К Железо Сплав железо + 1,1 молибдена

толщина карбонитридной зоны, мм фазовый соста! карбонитридной зоны, % толщина карбонитридной зоны, мм фазовый состав карбонитридной зоны, %

833 0,007 Fe3(CN) - 8 Fe2-3(CN)(e)-77 Fe4(CN)(Y')- 15 0,005 Fe3(CN)- 7 Fe2.3(CN)(e)- 81 Fe4(CN)(Y')- 12

933 0,14 Fe3(CN)- 8 Fe2.3(CN)(e)-77 0,12 Fe3(CN)- 19 Fe2-3(CN)(e)- 81

1033 0,06 Fe3(CN)- 100 0,02 Fe3 CN) - 100

Цианирование электроосажденного легированного железа позволяет получить карбонитридные слои значительной толщины, имеющие твердость до 13000 МПа, а также высокую износостойкость (в 5...6 раз выше износостойкости покрытий без цианирования).

Результаты исследования цианирования электролитических сплавов, применяемых при восстановлении изношенных деталей машин, послужили основой для разработки технологии упрочнения деталей удобной для ремонтного производства, позволяющей значительно повысить их долговечность, а следовательно, и надежность отремонтированных машин.

Список использованных источников

1 Способ электролитического осаждения сплава железо-молибден /В.И.Серебровский и др.// Патент на изобретение № 2174163. 2001-6с.

2 Долженков В.Н., Колмыков В.И., Переверзев В.М., Пивовар Н.А. Низкотемпературное цианирование стали в пастах // Известия Курского государственного технического университета, №6. - Курск: КГТУ, 2001. - С. 61 - 64.

Информация об авторах

Серебровский Вадим Владимирович, профессор кафедры информатики и электроэнергетики ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА».

Пронин Андрей Николаевич, соискатель РГАЗУ; Молодкин Артем Юрьевич, аспирант ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА».

Бедин Василий Викторович, соискатель РГАЗУ.