The improvement of wear resistance of cast iron products by application of diffusion titanium coatings

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The cast iron is rather popular structural material for products and elements, operating in a sliding friction conditions. Nevertheless, functionability of cast iron in friction pairs is significantly limited by loads and speeds, acting on them. The analysis of the causes of failure of cast iron products is given. The reasons of cast irons wear resistance decrease are presented. It is shown that the effective way to improve the wear resistance of cast iron products is a diffusion titanizing. But the process of the application of diffusion titanium coatings have problematic nature, because diffusion layers consist of very fragile titanium carbides, that break off from surface even during process of cooling after process of titanizing. The results of studies of the process of diffusion titanizing of cast iron from the environment of fusible liquid metal solutions is given. The technology of formation of workable coatings, including decarbonizing anneal before the process of tetanizing is developed and patented. This technology provides a high quality functional wear-resistant titanium coating on the surface of the cast iron. Coating formed during 2 hours had the thickness of more than 30 μm. The microhardness of the coating is 25000 MPa, of substrate - 4000 MPa. A transition layer of low hardness (3200 MPa) is detected under the coating. The influence of diffusion titanizing on the wear resistance of cast iron products is investigated. The microstructure and composition of the obtained titanium coatings is investigated. The tribological properties of titanium coatings are investigated, the tribological properties of the friction pairs are investigated. The studies of tribological properties conducted by comparative “pad-roller” is given. The linear wear of coated part with titanium coating is zero, and the uncovered sample wear is 0.02 mm.

About the authors

A. G Sokolov

Kuban State Technological University

Email: sag-51@bk.ru
2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072, Russian Federation

E. E Bobylyov

Kuban State Technological University

Email: ebobylev@mail.ru
2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072, Russian Federation

References

  1. Гуляев А.П. Металловедение: учебник для вузов. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1986. - 544 с.
  2. Изучение роста износостойких слоев из карбида титана на твердых сплавах / Г.Л. Платонов, В.Н. Аникин, А.И. Аникеев, Н.Н. Золоторева, М.Н. Налимова, Р.Ф. Чебураева, К.Ф. Кузнецова, В.С. Торопченов // Порошковая металлургия. - 1980. - № 8. - C. 48-52.
  3. Тушинский Л.И. Оптимизация структуры для повышения износостойкости сплавов // Физика износостойкости поверхности металлов: сборник научных трудов / АН СССР, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе. - Л.: Изд-во ФТИ, 1988. - С. 42-45.
  4. Карпман М.Г. Выбор метода и способа диффузионного насыщения поверхности изделий // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1982. - № 4. - C. 19-20.
  5. Земсков Г.В, Коган Р.Л., Шевченко И.М. Исследование некоторых свойств диффузионных слоев, содержащих бор // Защитные покрытия на металлах: [республиканский межведомственный сборник научных трудов] / Академия наук УССР, Институт проблем материаловедения. - Киев: Наукова думка, 1971. - Вып. 4. - С. 67-73.
  6. Шаповалов В.П., Горбунов Н.С. Диффузионное титанирование стали // Защитные покрытия на металлах: [республиканский межведомственный сборник научных трудов] / Академия наук УССР, Институт проблем материаловедения. - Киев: Наукова думка, 1973. - Вып. 7. - С. 116-119.
  7. Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д. Влияние состава насыщающей среды на структуру и свойства диффузионного слоя при титанировании сталей // Известия вузов. Физика. - 2001. - № 11. - С. 269-270.
  8. Ворошнин Л.Г. Многокомпонентные диффузионные покрытия. - Минск: Наука и техника, 1981. - 296 с.
  9. Патент на изобретение № 2493289 Российская Федерация, МПК С 23 С 10/36, С 23 С 10/60. Способ диффузионного титанирования изделий из чугуна / Ю.Г. Гуревич, В.Е. Овсянников, В.А. Фролов, П.А. Суханов; патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Курганский государственный университет». - № 2012116651/02; заявл. 24.04.2012; опубл. 20.09.2013, Бюл. № 26. - 6 с.
  10. Соколов А.Г. Разработка теоретических и технологических основ повышения стойкости режущего и штампового инструмента за счет диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов: дис.. д-ра техн. наук: 05.01.02. - Краснодар, 2008. - 369 с.
  11. Патент на изобретение № 2439171 Российская Федерация, МПК C 21 D 5/10, C 21 D 3/04, C 23 C 10/22. Способ обработки чугунных изделий / А.Г. Соколов, Н.А. Крайнев; патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет». - № 2010114444/02; заявл. 12.04.2010; опубл. 10.01.2012, Бюл. № 1. - 6 с.
  12. Соколов А.Г., Артемьев В.П. Повышение работоспособности инструмента методами диффузионной металлизации. - Ростов н/Д.: Изд-во СКНЦ ВШ, 2006. - 228 с.
  13. Соколов А.Г., Крайнев Н.А. Выбор элементов для диффузионной металлизации инструментальных сталей с целью повышения их работоспособности // Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня: материалы 12 Международной научно-практической конференции, 13-16 апреля 2010 г. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. - Ч. 2. - С. 352-357.
  14. Соколов А.Г., Крайнев А.Н. Диффузионное титанирование как способ повышения стойкости инструментальных сталей // Технология металлов. - 2010. - № 4. - С. 44-49.
  15. Горкунов Д.Н. Триботехника. Износ и безызносность: учебник. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МСХА, 2001. - 616 с. - (Для вузов). - ISBN 5-94327-004-3.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).