Вдосконалення технології цементації нержавіючих сталей

Abstract

Робота присвячена вдосконаленнютехнологіїцементаціїнеіржавіючих сталей. У роботі розглянуті питання використання неіржавіючої сталі перехідного структурного класу 14Х17Н2. Проаналізовані існуючі галузі раціонального використання даного матеріалу. Вивчені основні методи вдосконалення властивостей матеріалів даной групи. Досліджено вплив термічної та хіміко-термічної обробки нержавіючої сталі 14Х17Н2 на її структуру, твердість та стійкість до міжкисталітної корозії. Запропонований оптимальний, ефективний та комплексний режим термічної обробки. Для отримання високотвердого, зносостійкого поверхневого покриття в роботі запропонована комплексна, удосконалена обробка, яка містить дві послідовні технологічні операції: азотування та цементацією. Цементація проводиться на сучасному обладнанні за прискореним режимом, у вакуумі. Сформована при цього карбонітридна структура поверхні сталі 14Х17Н2 дозволяє підвищитии поверхневу твердість, зносостійкість та корозійнустійкість виробів із даного матеріалу. Мета і завдання. дослідження впливу комплексної хіміко-термічно обробки на мікроструктуру, твердість та стійкість до міжкристалітної корозії сталі 14Х17Н2. Для цьогонеобхідновирішитинаступнізадачі: 1. вивчитисучаснііснуючітехнологіїтермічної і хіміко-терміноїобробкинеіржавіючих сталей 2. проаналізувативзаємозв’язокміжтехнологічними параметрами процесів хіміко-термічної обробки й характеристиками зміцненого шару. 3. визначитивпливхіміко-термічноїобробки на твердість і стійкість до міжкристалітноїкорозіїнеіржавіючоїсталі. 4. розрахуватиоптимальнітехнологічніпараметри режиму зміцнюючоїобробки. Об’єктдослідження. Дифузійнікарбідні, нітридні та карбонітридніпокриттянасталі14Х17Н2. Предмет дослідження. Мікроструктура та товщинанітридних, карбідних та карбонітриднихпокриттів та їхвзаємозв’язок з твердістю та стійкістю до міжкристалітноїкорозіїсталі14Х17Н2. Практичнезначеннянауковихрезультатів. Підвищенняексплуатаційних характеристик деталізісталі 14Х17Н2 шляхом вдосконалення методу цементації, щозабезпечує в поверхневих шарах заданіпараметризміцнення. Методидосліджень – мікроструктурнийметалографічнийаналіз, дюрометричнийаналіз, визначеннястійкості до міжкристалітноїкорозіїЕкспериментальнучастинуроботи проводили з використаннямсучасногообладнання в лабораторнихумовах. Наукова новизна отриманихрезультатів.Дослідженовпливпроцесівазотування, цементації на властивостісталі 14Х17Н2. Впершезапропонованосучаснийпроцесдифузійноїметалізаціїпопередньоазотованоїсталі 14Х17Н2. Впершевизначенощо в результатікомплексноїобробки (азотування та цементація) нержавіючих сталей формуютьсязахиснепокриттяізкарбонітридузаліза, крбонітриду хрому. Встановленощоазотованепокриття є джереломазоту для формуваннякарбонітриду хрому.

The work is devoted to the improvement of the cementation technology of stainless steels. The work deals with the use of stainless steel of the transition structural class 14Х17Н2. Existing areas of rational use of this material are analyzed. The main methods of improving the properties of materials of this group have been studied. The effect of thermal and chemical-thermal treatment of stainless steel 14X17N2 on its structure, hardness and resistance to intercrystalline corrosion was studied. An optimal, effective and comprehensive mode of heat treatment is proposed. In order to obtain a highly hard, wear-resistant surface coating, a complex, improved treatment is proposed in the work, which includes two consecutive technological operations: nitriding and cementation. Cementation is carried out on modern equipment in an accelerated mode, in a vacuum. The carbonitride structure of the 14X17N2 steel surface formed in this way allows to increase the surface hardness, wear resistance and corrosion resistance of products made of this material. Purpose and task. study of the effect of complex chemical and thermal treatment on the microstructure, hardness and resistance to intergranular corrosion of 14Kh17N2 steel. For this, it is necessary to solve the following tasks: 1. to study modern existing technologies of thermal and chemical-thermal treatment of stainless steels 2. to analyze the relationship between the technological parameters of the chemical and thermal treatment processes and the characteristics of the strengthened layer. 3. to determine the effect of chemical and thermal treatment on the hardness and resistance to intergranular corrosion of stainless steel. 4. calculate the optimal technological parameters of the regime of strengthening treatment. Object of study. Diffusion carbide, nitride and carbonitride coatings on 14X17N2 steel. Subject of study. Microstructure and thickness of nitride, carbide and carbonitride coatings and their relationship with hardness and resistance to intergranular corrosion of 14Kh17N2 steel. Practical significance of scientific results. Increasing the operationalcharacteristics of a part made of 14Kh17N2 steel by improving the cementation method, which provides the specified strengthening parameters in the surface layers. Research methods - microstructural metallographic analysis, durometric analysis, determination of resistance to intercrystalline corrosion. The experimental part of the work was carried out using modern equipment in laboratory conditions. Scientific novelty of the obtained results. The influence of nitriding and cementation processes on the properties of 14Kh17N2 steel was investigated. For the first time, a modern process of diffusion metallization of pre-nitrided steel 14Kh17N2 was proposed. For the first time, it was determined that as a result of complex processing (nitriding and cementation) of stainless steels, a protective coating of iron carbonitride and chromium carbonitride is formed. It was established that the nitrided coating is a source of nitrogen for the formation of chromium carbonitride.