Цементація сталевих деталей електроіскровим леґуванням

Abstract

Розглянуто спосіб цементації методом електроіскрового леґування (ЦЕІЛ). Досліджувалися зразки зі сталі 20. Як методи дослідження використовували металографічний, дюрометричний, мікрорентґеноспектральний аналізи та дослідження шорсткості поверхні. Показано, що традиційна технологія ЦЕІЛ графітовим електродом не дозволяє отримати покриття високої якості. Запропонована нова технологія ЦЕІЛ, що полягає в поетапному обробленні зразків: на першому етапі здійснюється ЦЕІЛ поверхні зразка відповідно до обраної енергії розряду і з продуктивністю 1 см2/хв; на другому етапі на сформовану на першому етапі поверхню деталі наносять, ретельно втираючи, порошок графіту у вигляді суспензії, виготовленої у співвідношенні ≅80% порошку графіту і 20% вазеліну; на третьому етапі, не чекаючи висихання, проводять ЦЕІЛ сформованої на другому етапі поверхні, причому на тому ж режимі і з такою ж продуктивністю, як і на першому етапі. Порівняльний аналіз якісних параметрів шару після традиційної і пропонованої технологій ЦЕІЛ показав, що після обробки поверхні за пропонованою технологією шорсткість поверхні зменшується з 8,3–9,0 мкм до 3,2–4,8 мкм, збільшується суцільність леґованого шару до 100% та глибина дифузійної зони Вуглецю до 80 мкм, а також мікротвердість «білого» шару і його товщина до 9932 МПа і до 230 мкм відповідно.

The method of cementation by the electrospark alloying (CESA) is considered. Samples of steel 20 are investigated. Metallographic, durometric, micro-X-ray spectral analyses, and surface roughness investigation are used as the research methods. As shown, the traditional CESA technology with graphite electrode does not allow obtaining high-quality coatings. A new CESA technology is proposed. It consists in the step-by-step samples treatment: in the first stage, the CESA of the sample surface is carried out in accordance with the selected discharge energy and with a productivity of 1 cm2 /min; in the second stage, the graphite powder in the form of a suspension made in the ratio of ≅80% graphite powder and 20% petroleum jelly is applied to the surface formed in the first stage; in the third stage, without waiting for drying, the CESA of the surface formed in the second stage in the same mode and with the same performance as in the first stage is performed. Comparative analysis of the quality parameters of the layer after the traditional and proposed CESA technologies show that after surface treatment according to the proposed technology the surface roughness is decreased from 8.3–9.0 µm to 3.2–4.8 µm, the doped layer continuity is increased up to 100%, the carbon diffusion zone depth—up to 80 µm, as well as the microhardness of the ‘white’ layer and its thickness up to 9932 MPa and to 230 µm, respectively.

Рассмотрен способ цементации методом электроискрового легирования (ЦЭИЛ). Исследовались образцы из стали 20. В качестве методов исследования использовали металлографический, дюрометрический, микрорентгеноспектральный анализы и исследования шероховатости поверхности. Показано, что традиционная технология ЦЭИЛ графитовым электродом не позволяет получить покрытия высокого качества. Предложена новая технология ЦЭИЛ, заключающаяся в поэтапной обработке образцов: на первом этапе осуществляется ЦЭИЛ поверхности образца в соответствии с выбранной энергией разряда и с производительностью 1 см2 /мин; на втором этапе на сформированную на первом этапе поверхность детали наносят, тщательно втирая, порошок графита в виде суспензии, изготовленной в соотношении ≅80% порошка графита и 20% вазелина; на третьем этапе, не дожидаясь высыхания, проводят ЦЭИЛ обработанной на втором этапе поверхности, причем на том же режиме и с такой же производительностью, как и на первом этапе. Сравнительный анализ качественных параметров слоя после традиционной и предлагаемой технологий ЦЭИЛ показал, что после обработки поверхности по предлагаемой технологии шероховатость поверхности уменьшается с 8,3–9,0 мкм до 3,2–4,8 мкм, увеличивается сплошность легированного слоя до 100% и глубина диффузионной зоны углерода до 80 мкм, а также микротвёрдость «белого» слоя и его толщина до 9932 МПа и до 230 мкм соответственно.