О СВОЙСТВАХ АЗОТИРОВАННОЙ СТАЛИ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Список использованной литературы:

1 Молдовян, А.А. Протоколы аутентификации с нулевым разглашением секрета. / А.А. Молдовян, Д.Н. Молдовян, А.Б. Левина; - Санкт-Петербургский гос. ун-т. информационных технологий, механики и оптики - Санкт-Петербург: ИТМО, 2016.

2 QuantisQRNGUSBLegacy // IDQuantique [Электронный ресурс]. - режим доступа: https://www.idquantique.com/random-number-generation/products/quantis-random-number-generator/

3 Патент 2331916 Российская Федерация, МПК G06F7/58. Генератор случайных чисел / Архангельский В.Г. Архангельская А.В./ заявитель и патентообладатель Архангельский В.Г. Архангельская А.В. - № 2007123264/09; заявл. 21.06.2007; опубл. 20.08.2008, Бюл. № 23. - 5 с.

4 PureQuantumModelPQ4000KU // ComScire[Электронный ресурс]. - режим доступа: https ://comscire .com/product/pq4000ku/

5 Буркина, А.В. Аппаратный генератор случайных чисел для математического моделирования / А.В. Буркина; Томский политехнический ун-т. - Томск: ТПУ, 2016.

© Багров К В., Рычкова А.А., 2021

УДК 62-5

Бенгина Т.А.

канд. техн. наук, доцент СамГТУ, г. Самара, РФ

О СВОЙСТВАХ АЗОТИРОВАННОЙ СТАЛИ Аннотация

В статье рассмотрены свойства стали, получаемые в результате химико-термической обработки (азотирования).

Ключевые слова

Химико-термическая обработка, азотирование, твердость, износостойкость, коррозионная стойкость,

контактная выносливость, усталостная выносливость.

Диффузионное насыщение поверхностного слоя металла или сплава (стали) неметаллами (С, N В, Si и др.) или металлами (А1, Сг и др.) при достаточно длительной выдержке в активной жидкой или газовой среде и заданном уровне температуры называется химико-термической обработкой. При таком взаимодействии всех компонент процесса на поверхности обрабатываемого изделия происходит контакт между металлом и насыщающей средой. Азотирование является одним из видов химико-термической обработки.

Диффузионное насыщение поверхностного слоя стали азотом значительно повышает характеристики изделия: твердость, износостойкость и коррозионную стойкость. Производительность производственного процесса азотирования гораздо ниже, чем при цементации, однако твердость азотированного слоя в 1,5-2 раза выше. При таком способе обработки твердость сохраняется при нагреве детали до высоких температур вплоть до 600 — 650°С в отличие от стали, полученной при цементации, сохраняющей твердость

поверхностного слоя при температуре, не превышающей 200 — 225°С .

Стальные детали обычно азотируют в реторных (муфельных) печах в оттоке аммиака, который претерпевает диссоциацию на 20-40% при температурах порядка 500 — 560°С. Состав смеси 25% аммиака + 75% азота. В результате диффузии азота в поверхность стали образуется нитридный слой, под которым

располагается гетерофазный слой с диспергированными нитридами, влияющими на прочностные свойства детали [2].

Износостойкость изделия непосредственно связана с высокой твердостью азотированной стали. Качество таких сталей значительно превышает аналогичную характеристику закаленных высокоуглеродистых, цементованных, а также цианированных и нитроцементованных сталей.

Однако утверждать, что только твердость существенно влияет на износ, нельзя. Наибольшая износостойкость может и не совпадать с максимальной твердостью, в частности, для стали 2Х13 износостойкость выше, чем стали 38ХМЮА, несмотря на меньшую твердость. То есть тенденция к износу определяется комплексом параметров, учитывающих, в том числе и сам характер трения.

Контактная выносливость азотированной стали также очень высока, но уступает цементованной стали. Она слабо чувствительна к перегрузкам и отличается большим разбросом значений контактной выносливости. При повышенных контактных напряжениях глубина азотированного слоя должна быть не менее 0,4-0,5 мм, иначе эффект минимален. Поэтому рекомендуется использовать азотирование в тех случаях, когда контактные напряжения не велики и деталь работает в условиях трения скольжения или абразивного износа.

Более эффективно использовать азотирование для повышения предела усталостной выносливости конструкционных сталей.

Для деталей без концентраторов напряжений рост предела выносливости наблюдается при отношении глубины слоя к радиусу образца, равном 0,1 -0,2, при наличии концентраторов это отношение снижается до 0,01[1,5].

Высокая усталостная выносливость изделий объясняется наличием в поверхностном слое азотированных сталей больших значений сжимающих остаточных напряжений. Меньшая глубина слоя приводит к максимальным значениям сжимающих остаточных напряжений в слое и к малым значениям сжимающих остаточных напряжений в сердцевине. Большая глубина слоя приводит к большим растягивающим напряжениям в сердцевине и минимальным в слое.

Еще одним из свойств азотированной стали является высокая теплостойкость. Например, сталь 38ХМЮА сохраняет свою твердость при нагреве до 500-520° в течение нескольких десятков часов, чем выгодно отличается от теплостойкости цементованной стали [1,5].

Также необходимо отметить, что для азотированных поверхностей значительно повышается коррозионная способность конструкционной стали (на воздухе, в пресной воде, перегретом паре и слабых щелочах). Однако в большинстве случаев эта стойкость, так же как и окалиностойкость, снижается на аустенитных хромоникелевых и высокохромистых нержавеющих сталях, что связано с обеднением твердого раствора хромом, входящем в состав нитридов.

Все положительные свойства азотированных сталей до сих пор в полной мере не используются. Существует еще ряд не вскрытых резервов, привлекающих внимание исследователей в области химико-термической обработки.

Список использованной литературы:

1. Бенгина Т.А. Оптимизация технологического процесса газового азотирования: Дис.... канд. техн. наук.-Самара: Самар.гос.техн.ун-т, 2008.-155с.

2. Лахтин Ю.М.,Арзамасов Б.П. Химико-термическая обработка металлов. М.: 1975,-160с.

3. Лахтин Ю.М. Регулирование фазового состава и содержания азота в нитридном слое при азотировании стали 38Х2МЮА// МиТОМ. 1996. -№1. - С.5-11.

4. Лахтин Ю.М.,Коган Я.Д., Булгач А.А. Азотирование в машиностроении// Сб.научных трудов МАДИ, 1986.С.42-49

5. Лившиц М.Ю. Теория и алгоритмы оптимального управления термодиффузионными процессами технологической теплофизики по системным критериям качества // Дисс. докт. Техн. наук. Самара.2001.

© Бенгина Т.А., 2021