Physical and Technological Parameters of Cr28 Steel Nitriding in an Ammonia Environment

Abstract

У роботі досліджено вплив технологічних параметрів газового азотування (температури і час) на фазовий склад, структуру, мікротвердість та зносостійкість корозійностійкої сталі феритного класу Х28. Азотування проводили в середовищі дисоційованого аміаку в інтервалі температур 550-950 ˚С. Встановлена залежність фазового складу сформованих покриттів від температури азотування. Рентгеноструктурним, металографічним та дюрометричним аналізами визначено, що в результаті азотування формуються наступні фази: Fe2N, Fe4N, Feα, Fey, CrN. Максимальна мікротвердість 15,5-16,0 ГПа була зафіксована для покриттів на сталі Х28 після азотування при температурі 550 ˚С. Проаналізовано вплив температури відпалу на мікротвердість азотованого покриття. Зафіксовано, зниження мікротвердості азотованого покриття на сталі Х28 починаючи з температури відпалу 600 ˚С. Встановлено, що мінімальне зменшення мікротвердості при температурі відпалу в 750 ˚С характерне для сталі Cr28, азотованої за температури 550 ˚С. Визначений оптимальний режим азотування (температура 550 ˚С, час 6 годин), який дозволяє отримати максимальну абразивну стійкість сталі Х28 після азотування. При цьому фіксується підвищення зносостійкості азотованої сталі Cr28 в 2,8 рази в порівнянні з вихідною структурою.

The paper examines the effect of technological parameters of gas nitriding (temperature and time) on the phase composition, structure, microhardness, and wear resistance of the Cr28 ferritic class corrosionresistant steel. Nitriding was carried out in an environment of dissociated ammonia in the temperature range of 550-950 ˚С. The dependence of the phase composition of the formed coatings on the nitriding temperature was established. X-ray structural, metallographic, and durometric analyses determined that the following phases are formed due to nitriding: Fe2N, Fe4N, Feα, Fey, and CrN. The maximum microhardness of 15.5-16.0 GPa was recorded for coatings on Cr28 steel after nitriding at a temperature of 550 ˚С. The influence of the annealing temperature on the microhardness of the nitrided coating was analyzed. A decrease in the microhardness of the nitrided coating on Cr28 steel starting from the annealing temperature of 600 ˚C was recorded. It was established that the minimum reduction in microhardness at an annealing temperature of 750 ˚С is characteristic of Cr28 steel nitrided at a temperature of 550 ˚С. The optimal mode of nitriding (temperature 550 ˚C, time 6 hours) was determined, which allows for obtaining the maximum abrasive resistance of Cr28 steel after nitriding. At the same time, a 2.8-fold increase in the wear resistance of nitrided Cr28 steel compared to the original structure is recorded.