Влияние термоциклической нитоцементации на распределение

Влияние термоциклической нитоцементации
на распределение углерода и азота в поверхностном слое стали 20х
С.В. Семенов, Ю.С. Бахрачева*
ВПИ (филиал) ВолгГТУ, МИИТ*
В данной работе исследовалось влияние изменения температуры и числа
циклов на распределение углерода и азота по толщине диффузионного слоя.
Термоциклическая нитроцементация проводилась в интервале температур 900–
6000 С. Было проведено два эксперимента с числом циклов 5 и 9. Для сравнения
выполнялся классический режим при постоянной температуре, время которого
совпадало со временем выдержки при верхней температурной границе 9 циклов.
Изменение температуры и числа циклов проводилось с целью изучения
особенностей формирования структуры диффузионного слоя в неравновесных
условиях. Распределение углерода и азота по толщине диффузионного слоя
определялось химическим анализом стружки послойно снятой с цилиндрических
образцов диаметром 30мм и длиной 120мм. Толщина снимаемого слоя составляла
0,05мм.
Кривая распределения углерода по толщине диффузионного слоя в случае
применения термоциклической нитроцементации зависит от числа циклов и
состоит из четырёх участков отличающихся наклоном кривой и градиентом
концентраций по толщине слоя (рис.).
2,2
2
1,8
1,6
1,4
1,2
С, N, %
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
Расстояние от поверхности, мм
Распределение углерода и азота по толщине слоя
– девять циклов; ∆ – пять циклов; ○ – изотермическая нитроцементация, пунктирными
линиями обозначен интервал содержания азота
При пяти циклах содержание углерода на поверхности достигает 1,18%,
затем содержание углерода падает с интенсивностью 3,6%/мм. Второй участок с
содержанием углерода около 1,0% выявляется по перегибу кривой распределения
углерода и уменьшению темпа падения содержания углерода. На третьем участке
содержание углерода изменяется от 0,97% до 0,72 % на толщине от 0,15 до 0,4мм,
интенсивность составляет 1,0%/мм. На четвёртом участке содержание углерода
плавно изменяется до исходного содержания в стали.
Увеличение числа циклов до девяти приводит к повышению содержания
углерода на поверхности до 2,05%. Затем наблюдается его резкое уменьшение до
1,02% на глубине 0,28мм. Интенсивность снижения углерода на этом участке
равна 4,1%/мм. Второй участок, который при пяти циклах выявлялся лишь по
перегибу кривой распределения углерода, при девяти циклах распространяется на
толщину около 0,15мм с перепадом содержания углерода от 1,03 до 0,97%.
Интенсивность уменьшения содержания углерода по толщине слоя составляет
0,4%/мм. Третий участок слоя характеризуется уменьшением содержания
углерода с 0,97% до 0,45%. Толщина этого участка в экспериментах с девятью
циклами составляет около 0,4мм. Уменьшение концентрации углерода составляет
1,1 %/мм.
Кривая распределения азота изменяется несущественно с изменением числа
циклов. Во всех выполненных экспериментах распределение азота по толщине
нитроцеменованного слоя укладывается в интервал содержания азота, указанный
в нижнем левом углу рисунка.
Данные тезисы опубликованы в сборнике [X научно-практическая конференция ППС
ВПИ].
Подробная информация о конференции представлена на сайте ВПИ (филиал)
ВолгГТУ:http://volpi.ru (VolzhskyPolitechnicalInstitute) в разделе «Наука» >
«Конференции».
Вопросы можно задать по электронной почте: vpi@volpi.ru.