CC BY
63ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ ЦЕМЕНТОВАННОГО СЛОЯ СТАЛИ 30ХГСА
12 3
Мордасов М. Д. , Телешов М. Ю. , Буренина А. И. , Мордасов Д. М.4
1Мордасов Михаил Денисович - студент, Технологический институт;
2Телешов Михаил Юрьевич - студент, факультет магистратуры;
3Буренина Анна Игоревна - студент, Технологический институт;
4Мордасов Денис Михайлович - доктор технических наук, профессор, кафедра материалов и технологии, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов
Аннотация: определена глубина цементованного слоя стали 30ХГСА, проведен сравнительный анализ эффективности применения различных составов для химического травления шлифов, представлены микроструктуры, полученные с их использованием.
Ключевые слова: цементация, микроструктура, сталь 30ХГСА.
Сопротивление усталости, износу и другие характеристики долговечности зависят от свойств поверхностного слоя деталей. Для получения требуемых свойств конструкционные стали подвергают химико-термической обработке, которая приводит к упрочнению поверхностного слоя и созданию на поверхности остаточных сжимающих напряжений, затрудняющих возникновение и развитие трещин.
Перспективным материалом, позволяющим получить комплекс требуемых свойств, является конструкционная сталь, содержащая повышенное количество углерода и легированная хромом, марганцем и кремнием. Такой сплав получил название «хромансил», а одной из основных его марок является сталь 30ХГСА.
Одним из наиболее надежных и проверенных способов повышения свойств поверхностного слоя металлических деталей является цементация, состоящая в насыщении поверхности стальных изделий углеродом. Цементацию проводят на глубину 0,5 - 2,0 мм. Глубину цементованного слоя определяют либо по излому, либо по результатам макро- или микроструктурного анализа. Глубиной цементации называют расстояние от поверхности изделия до появления зерен феррита.
При металлографическом определении толщины цементованного слоя отполированный образец подвергают травлению, позволяющему выявить микроструктуру. Для получения наилучших результатов для каждого сплава способ травления и травитель подбирается опытным путем.
При выполнении исследований нами использовалось химическое травление шлифов цементованной стали 30ХГСА с помощью трех различных составов:
- № 1: C2H5OH (100 см3); HCl (1 см3); CuCl2 (2 гр);
- № 2: C2H5OH (20 см3); HCl (1 см3); CuCl2 (2 гр);
- № 3: C2H5OH (30 см3); H2O (20 см3); FeCl3 (10 гр).
На рис. 1, а-в показаны структуры поверхностного слоя, выявленные травлением с помощью составов № 1 - № 3, соответственно.
При травлении реактивом № 1 нецементованная сердцевина, вследствие вытеснения меди железом из реактива, покрывается налетом меди, при этом цвет цементованного слоя не изменяется [1]. При повышении концентрации соляной кислоты (реактив № 2) происходит глубокое травление образца, однако,
присутствующие ионы меди, вследствие реакции замещения, выделяются на зернах феррита, повышая их контрастность.
В растворе хлорного железа (реактив № 3) выявление структуры происходит из-за образования ионов железа разной валентности.
1-1 ОД мм
Рис. 1. Структура поверхностного слоя, выявленная травлением с помощью состава
№ 1 (а), № 2 (б), № 3 (в)
Анализ результатов экспериментальных исследований позволяет сделать вывод, что наилучшие результаты при химическом травлении шлифа цементованной стали 30ХГСА дает использование состава № 2, позволяющего получить более контрастное изображение и повысить точность определения глубины цементации.
Список литературы
1. Металловедение и термическая обработка стали: в 3 т.: справочник / под ред. М.Л. Бернштейна, А.Г. Рахштадта. 3-е изд. М.: Металлургия, 1983. Т. 1: Методы испытаний и исследования, 1983. 352 с.
