CC BY
32
№ 7 (76)
AuiSli
/m те:
UNIVERSUM:
технические науки
июль, 2020 г,
МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МИКРОТВЕРДОСТЬ ДИФФУЗИОННЫХ НИТРООКСИДНЫХ СЛОЕВ
Бойназаров Урол Равшанович
канд. техн. наук, доц., Каршинский инженерно-экономический институт,
Республика Узбекистан, г. Карши E-mail: boynazarov_63@mail. ru
Раззаков Тура Холмурадович
канд. техн. наук, доц., Каршинский инженерно-экономический институт,
Республика Узбекистан, г. Карши E-mail: razzaqov54@mail. ru
MICROHARDNESS OF DIFFUSION NITROXIDE LAYERS
Uwl Boynazarov
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Karshi Engineering and Economic Institut,
Republic of Uzbekistan, Karshi
Tura Razzakov
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Karshi Engineering and Economic Institut,
Republic of Uzbekistan, Karshi
АННОТАЦИЯ
В статье приведены результаты проведенных исследований по азотированию для упрочнения разнообразных сталей и сплавов, деталей машин и инструментов, работающих в различных условиях эксплуатации.
ABSTRACT
The article presents the results of studies on nitriding for hardening a variety of steels and alloys, machine parts and tools operating in various operating conditions.
Ключевые слова: азотирование, предварительное окисление, твердость, диффузионный, слой, нитридная зона, поверхность, сталь.
Keywords: nitriding, pre-oxidation, hardness, diffusion, layer, nitride zone, surface, steel.
Для повышения долговечности деталей машин используются различные методы термической и химико-термической обработки. Среди методов поверхностного упрочнения можно выделить применение процессов азотирования, цементации, нитроцементации, диффузионной металлизации, гальванические и химические покрытия.
Перспективными технологиями поверхностного упрочнения деталей машин, способными составить конкуренцию гальваническим способам получения защитных покрытий, являются низкотемпературные методы азотирования.
Азотирование широко применяется для упрочнения разнообразных сталей и сплавов, деталей машин и инструментов, работающих в различных условиях эксплуатации. В настоящее время разработано множество технологических вариантов получения нит-
роксидных диффузионных покрытий, обеспечивающих достаточно высокие физико-механические свойства [2].
Целью данной работы является получение диффузионного нитроксидного защитного покрытия с наилучшими физико-механическими свойствами, в частности, микротвердость в трехстадийном процессе азотирования, который состоит из предварительного оксидирования, азотирования, последующего оксидирования в парах воды.
При азотировании с предварительным окислением и последующим оксидированием такие технологические факторы, как температура и время насыщения, а также температурно-временные параметры предварительного окисления, оказывают существенное влияние на твердость поверхностной зоны.
Библиографическое описание: Бойназаров У.Р., Раззаков Т.Х. Микротвердость диффузионных нитроксидных слоев // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 7 (76). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/99 76
№ 7 (76)
, ÄUNI
/m те:
UNIVERSUM:
технические науки
Значение микротвердости нитридного слоя, полученного при предварительном оксидировании, несколько выше, чем у нитридного слоя без предварительного оксидирования.
Микротвердость при азотировании с предварительным оксидированием повышается по всей толщине поверхностного нитридного слоя и зоны внутреннего азотирования. Это повышение наблюдается при всех рассмотренных температурах (550, 580 и 620 °С) и зависит от времени предварительного оксидирования, т.е. имеется определенное оптимальное время предварительного оксидирования для каждой из рассмотренных температур, которые благоприятствуют формированию оксинитридного защитного слоя не только с высокой микротвердостью, но и другими хорошими физико-механическими свойствами.
Микротвердость нитридно-оксидного слоя после последующего оксидирования повышается до 11,8 ГПа по сравнению с микротвердостью азотированного слоя - 10,2 ГПа [1].
Кроме того, влияние на изменение микротвердости поверхностного нитридного слоя и зоны внутреннего азотирования оказывает температура последующего оксидирования.
На рис. 1 приведен график зависимости микротвердости на поверхности образцов от режимов обработки при азотировании в температуре 580 °С в течение 2 часов.
_I_J_I_]__[_
50 ЮО ¡50 ЗОО 250 ЮО
Расстояние от поверхностей, мкм
Рисунок 1. Распределение микротвердости по толщине нитридного (1) и нитрид-оксидного слоя (2, 3). Сталь 38Х2МЮА:
1 - предварительное азотирование: 580 °С; 2 часа; 2 - предварительное оксидирование: 580 °С; 7 мин + азотирование: 580 °С; 2 часа; 3 - предварительное оксидирование: 580 °С; 7 мин + азотирование: 580 °С; 2 часа + парооксидирование: 550 °С; 30 мин
Из кривых в рис. 1 видно, что наибольшая твердость на поверхности получается после обработки в режиме 3, что соответствует оптимальному режиму нитрооксидирования по нашей технологии при данной температуре.
июль, 2020 г.
Для исследования были использованы нитридок-сидированные образцы из стали 38Х2МЮА. Микротвердость диффузионных покрытий измеряли на приборе ПМТ-3.
Как видно из рис. 1 при азотировании с предварительным окислением и последующим оксидированием такие технологические факторы, как температура и время насыщения, а также температурно-временные параметры предварительного окисления, оказывают существенное влияние на твердость поверхностной нитридной зоны [3].
№ 1ВД '50 200 2*0 ЯЮ
Расстояние от поверхностей, мкм
Рисунок 2. Распределение микротвердости по толщине нитридного (1) и нитрид-оксидного слоя (2, 3). Сталь 38Х2МЮА:
1 - предварительное оксидирование: 550 °С; 10 мин + азотирование: 550 °С; 2 часа + парооксидирование: 550 °С; 30 мин; 2 - предварительное оксидирование: 580 °С; 7 мин + азотирование: 580 °С; 2 часа + парооксидирование: 550 °С; 30 мин; 3 - предварительное оксидирование: 620 °С; 5 мин + азотирование: 620 °С; 2 часа + парооксидирование: 600 °С; 30 мин
На рис. 2 приведен график зависимости микротвердости на поверхности на образцах из стали 38Х2МЮА от предварительного и последующего па-рооксидирования при обработке в оптимальных режимах на различных температурах.
Исследование микротвердости диффузионных слоев показало, что максимальная твердость поверхностного оксинитридного слоя после оптимальных режимов предварительного окисления несколько выше, чем у нитридного слоя без предварительного окисления (рис. 2).
Повышение микротвердости обнаруживается практически по всей толщине поверхностного нитридного слоя и зоны внутреннего азотирования. Такое повышение твердости, по-видимому, связано с образованием оксинитридного слоя и одновременно влиянием кислорода на процесс ускорения диффузии азота по всей толщине диффузионного слоя.
При оксидировании оксинитридного слоя происходит дальнейшее повышение твердости в поверх-
№ 7 (76)
, àUNÎ
/m te:
UNIVERSUM:
технические науки
ностных слоях (рис. 1 кривая 3). Вероятно, это связано с перераспределением азота и кислорода при дополнительной обработке и достижении оптимального содержания азота и кислорода в нитридной зоне, что подтверждается результатами рентгено-структурного анализа, образованием фазы е и у', обладающей высокой твердостью.
Установлено, что увеличение температуры насыщения приводит к уменьшению твердости в поверхностных слоях оксинитридной зоны (рис. 2), пик максимальной твердости с понижением температуры насыщения смещается в сторону границы нитридной зоны, при этом соответственно уменьшается толщина зоны с повышенной твердостью [3].
Характер изменения распределения твердости после трехстадийной химико-термической обработки показывает, что поверхностная оксидная
июль, 2020 г.
пленка обладает меньшей твердостью (4,0-5,0 ГПа), чем твердость оксинитридного подслоя, имеющего высокую твердость (до 8,5-12,5 ГПа). Такое распределение твердости у штоков амортизаторов, обработанных по нашей технологии, благоприятно влияет на процесс трения и изнашивания работающих в постоянно изменяющихся нагрузках, способствуя хорошей прирабатываемости соприкасающихся поверхностей и обеспечивая положительный градиент механических свойств по сечению. Это подтверждается результатами испытаний.
Таким образом, при оптимальных трехстадий-ных режимах азотирования с предварительным окси-дрованием в поверхностной оксинитридной зоне наблюдается повышение твердости, и дополнительная окислительная обработка в конце процесса также приводит к увеличению твердости.
^исок литературы:
1. Бойназаров У.Р. Разработка технологии нитрооксидирования с предварительным окислением : дис. ... канд. техн. наук. - М., 1993.
2. Бойназаров У.Р., Юршев В.И., Петрова Л.Г. Изгибная прочность оксинитридных покрытий // Всероссийская научно-методическая конференция (Оренбург, 23-25 января 2020 г.). - С. 490-494.
3. Теория и технология азотирования / Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган (Россия), Г.И. Шпис, З. Бемер (ФРГ). - М. : Металлургия, 1991.
