GAS-CYCLING PROCESSES OF CHEMICAL AND THERMAL TREATMENT: REGULATION OF THE NITRIDE LAYER STRUCTURE FOR IRON AND STEEL

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The relevance of the research is determined by the needs of mechanical engineering in the development of inexpensive and effective technologies for surface hardening of steel products, which include gas nitride hardening. The aim of the work is to study the effect of nitride hardening in the gas-cyclic regime on the kinetics of growth of diffuse layers and their phase composition in case of iron and steel: ChWMn tool steel and corrosion-resistant maraging steel 03Ch11Ni10Mo2Ti (WSTST17). In addition to isothermal processes (at 520 ℃ and 620 ℃), processes with temperature changes at active and passive stages (thermal cycling 520 ℃ / 620 ℃) have been studied. It has been found that gas and thermal cycling significantly increases the thickness of the diffusion layer in iron compared to traditional nitride hardening in ammonia, and this is mainly due to the growth of the internal nitriding zone. Processes with multitime repeat short half-cycles, which end in an active saturation stage in ammonia and contribute to the formation of a developed nitride zone. The formation of surface layers in iron without an ε -phase occurs in two-stage processes with a final passive stage. It is shown that thermo-gas cyclic processes provide a multiple increase in the thickness of the internal nitriding zone in ChWMn steel. Processes with a duration of half cycles of 1 and 1,5 hours with the final stage of denitration contribute to the predominance of the γ' phase in the carbonitride zone, which explains the increase in wear resistance. A thermal gascyclic process of 530 ℃ / 580 ℃ in a pulsating ammonia-air mixture with a final passive stage is used to form a junction zone based on the γ'- phase in steel 03Ch11Ni10Mo2Ti (WSTST17).

About the authors

Larisa Georgievna Petrova

Moscow Automobile and Road Engineering State Technical University (MADI)

Email: petrova_madi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7248-2454
SPIN-code: 5452-2754
Scopus Author ID: 7102799952
Department of Construction Materials Engineering, doctor of technical sciences

Irina Stanislavovna Belashova

The Moscow State Technical University - MADI; Moscow Aviation Institute (National Research University)

Email: irina455@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-1395-1027
professor, doctor of technical sciences

References

  1. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д., Шпис Г.-Й., Бемер З. Теория и технология азотирования. М.: Металлургия, 1991. 320 с.
  2. Александров В. А., Богданов К.В. Азотирование инструмента из высокохромистых и быстрорежущих сталей // Упрочняющие технологии и покрытия. 2005. № 5. С. 14–20.
  3. Демин П.Е., Барабанов С.И., Малахов А.Ю., Александров В.А. Упрочнение штамповых сталей металлокерамическими покрытиями, получаемыми способом газового азотирования // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022. № 2 (128). С. 17–21.
  4. Петрова Л.Г., Александров В.А., Вдовин В.М., Демин П.Е. Повышение стойкости инструмента из быстрорежущей стали при азотировании с регулируемым азотным потенциалом // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022. № 1 (127). С. 3–10.
  5. Бибиков П.С., Белашова И.С., Прокофьев М.В. Особенности технологии азотирования высоколегированных коррозионностойких сталей авиационного назначения // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 2. С. 206–215.
  6. Петрова Л.Г. Наукоёмкие технологии в материаловедении: высокотемпературное сквозное азотирование жаростойкой стали // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2023. № 9 (147). С. 3–15.
  7. Bottoli F., Jellesen M.S., Christiansen T.L., et. al. High temperature solution-nitriding and low-temperature nitriding of AISI 316: Effect on pitting potential and crevice corrosion performance // Appl. Surf. Sci. 2018. Vol. 431. P. 24–31.
  8. Шестопалова Л.П., Александров В.А. Влияние циклического оксиазотирования на технические характеристики конструкционных легированных сталей // Упрочняющие технологии и покрытия. 2018. Т. 14. № 5 (161). С. 220–224.
  9. Бойназаров У.Р., Петрова Л.Г., Брежнев А.А., Бибиков П.С. Свойства оксинитридных покрытий на стали, полученных при трехстадийных процессах азотирования с оксидированием // Металлург. 2021. № 8. С. 64–68.
  10. Эшкабилов Х.К. Изменение фазового состава нитридного слоя при последующем парооксидировании // Актуальные исследования. 2023. № 7-1 (137). С. 22–24.
  11. Шашков Д.П., Горячев А.Б. Газоциклическое азотирование конструкционных сталей // Технология металлов. 1998. №3. С. 11–13.
  12. Прокофьев М.В., Петрова Л.Г., Белашова И.С., Бибиков П.С. Влияние стадийного азотирования на строение и свойства мартенситной стали 13Х11Н2В2МФ // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2021. № 12 (126). С. 12–19.
  13. Белашова И.С., Петрова Л.Г., Сергеева А.С. Интенсификация процесса насыщения железа азотом методом термогазоциклического азотирования // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2017. № 9. С. 2–9
  14. Кольцов В.Е., Сысоев М.И. Влияние технологических параметров процесса деазотирования на фазовый состав нитридного слоя // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. № 10. С. 21–22.
  15. Белашова И. С., Петрова Л.Г., Бибиков С.П. Повышение качества диффузионного слоя в высоколегированных сталях после газоциклических процессов азотирования // Технология металлов. 2023. № 12. С. 2–8.
  16. Петрова Л.Г., Белашова И.С., Лисовская О.Б., Маринин Е.А. Формирование азотированных слоев в железе в условиях термоциклирования // Черные металлы. 2023. № 7. С. 42–46.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».