Zobraziť v EDS

Влияние доли добавки эмиттера электронов и анионов в технологической засыпке на ускорения процессов термодиффузионного хромирования

Uložené v:
Podrobná bibliografia
Názov: Влияние доли добавки эмиттера электронов и анионов в технологической засыпке на ускорения процессов термодиффузионного хромирования
Autori: Shaburova, N.A.
Informácie o vydavateľovi: Издательский центр ЮУрГУ, 2023.
Rok vydania: 2023
Predmety: saturation with chromium and tungsten, глубина диффузионного слоя, хромовольфрамирование, ускорение насыщения, surface corrosion, защитные и упрочняющие покрытия, thermal emission, УДК 669.268.6, термодиффузия, electrodiffusion, термоэмиссия, protective and hardening coatings, diffusion layer depth, chromium nickel plating
Popis: Шабурова Наталия Александровна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры материаловедения и физико-химии материалов, Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия; shaburovana@susu.ru. Nataliya A. Shaburova, Cand. Sci. (Eng.), Ass. Prof., Ass. Prof. of the Department of Materials Science and Physical Chemistry of Materials, South Ural State University, Chelyabinsk, Russia; shaburovana@susu.ru. Приводятся результаты экспериментов по термодиффузионному хромированию образцов конструкционной стали с использованием внутреннего эмиссионного поля, создаваемого в технологической засыпке при нагреве. Показана возможность регулировать эффективность работы термоэмиссионного поля за счет изменения доли добавки-эмиттера в технологическую засыпку. Так, для создания поля в разделительную часть базовой технологической засыпки вместо инертного оксида алюминия вводили смесь следующего состава: порошки шеелита (CaWO4), серпентина (Mg3Si2O7), MgO, двухкальциевого силиката (γ-2·CaO·SiO2). Вариативные составы формировались на основе базовой смеси с добавлением в одном случае порошка ферровольфрама, во втором случае – порошка ферровольфрама и дополнительной порции шеелита. Выбор указанных материалов был основан на результатах предварительных экспериментов по измерению в металлических и оксидных компонентах термоэмиссионного тока. Насыщение образцов стали 35Х2Н3 хромом проводилось при температуре 1000 °С в течение 24 ч. Контроль химического состава диффузионного слоя на металлических образцах проводили на универсальном сканирующем (растровом) электронном микроскопе JEOL JSM-6460 LV. Измерение микротвердости покрытий проводилось на микротвердомере FM-800. Полученные результаты показывают, что повышение доли вольфрамсодержащей добавки- эмиттера (ферровольфрама и шеелита CaWO4) в технологической засыпке обеспечивает увеличение скорости диффузии хрома за счет интенсификации процесса транспортировки атомарного хрома к насыщаемой поверхности, обеспечивая увеличение глубины диффузии хрома в 1,3 раза по сравнению с засыпкой базового состава. Использование в качестве добавок-эмиттеров сильных карбидообразующих элементов вызывает изменение фазового состава хромистых покрытий и увеличение в них доли нитридных фаз CrN и карбидных фаз на основе вольфрама. Твердость хромированной поверхности в технологической засыпке с низким содержанием добавки-эмиттера (10 мас. %) составляет 744 HV, при увеличении доли добавки-эмиттера до 18 и 30 мас. % твердость возрастает до 808 HV, что связано с увеличением концентрации хрома на поверхности. The results of experiments on thermal diffusion chromium plating of structural steel samples with the use of an internal emission field created in technological backfill during heating are presented. The possibility of controlling the efficiency of the thermionic field by changing the proportion of the additive-emitter in the technological filling is shown. So, to create a field, instead of inert aluminum oxide, a mixture of the following composition was introduced into the separating part of the base technological backfill: powders of scheelite (CaWO4), serpentine (Mg3Si2O7), MgO, dicalcium silicate (γ-2 CaO·SiO2). Variable compositions were formed on the basis of the base mixture with the addition of ferrotungsten powder in one case, and ferrotungsten powder and an additional portion of scheelite in the second case. The choice of these materials was based on the results of preliminary experiments on the measurement of thermionic current in metal and oxide components. Saturation of samples of steel 35Kh2N3 with chromium was carried out at a temperature of 1000 °C for 24 hours. The chemical composition of the diffusion layer on metal samples was controlled using a JEOL JSM-6460 LV universal scanning (scanning) electron microscope. The microhardness of the coatings was measured using an FM-800 microhardness tester. The results obtained show that an increase in the proportion of tungsten-containing additive-emitter (ferrotungsten and scheelite CaWO4) in the technological backfill provides an increase in the chromium diffusion rate due to the intensification of the process of transporting atomic chromium to the saturated surface, providing an increase in the chromium diffusion depth by 1.3 times compared to filling the base composition. The use of strong carbide-forming elements as emitter additives causes a change in the phase composition of chromium coatings and an increase in the proportion of CrN nitride phases and tungsten-based carbide phases in them. The hardness of the chromium-plated surface in the technological backfill with a low content of emitter additive (10 wt. %) is 744 HV, with an increase in the proportion of the additive to 18 and 30 wt. %, the hardness increases to 808 HV, which is associated with an increase in the concentration of chromium on the surface.
Druh dokumentu: Article
Popis súboru: application/pdf
DOI: 10.14529/met230304
Prístupová URL adresa: http://dspace.susu.ru/xmlui/handle/00001.74/55970
Prístupové číslo: edsair.od......2425..d820eeb568e12c5133e39a2dc65effcf
Databáza: OpenAIRE
Popis
Abstrakt:Шабурова Наталия Александровна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры материаловедения и физико-химии материалов, Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия; shaburovana@susu.ru. Nataliya A. Shaburova, Cand. Sci. (Eng.), Ass. Prof., Ass. Prof. of the Department of Materials Science and Physical Chemistry of Materials, South Ural State University, Chelyabinsk, Russia; shaburovana@susu.ru. Приводятся результаты экспериментов по термодиффузионному хромированию образцов конструкционной стали с использованием внутреннего эмиссионного поля, создаваемого в технологической засыпке при нагреве. Показана возможность регулировать эффективность работы термоэмиссионного поля за счет изменения доли добавки-эмиттера в технологическую засыпку. Так, для создания поля в разделительную часть базовой технологической засыпки вместо инертного оксида алюминия вводили смесь следующего состава: порошки шеелита (CaWO4), серпентина (Mg3Si2O7), MgO, двухкальциевого силиката (γ-2·CaO·SiO2). Вариативные составы формировались на основе базовой смеси с добавлением в одном случае порошка ферровольфрама, во втором случае – порошка ферровольфрама и дополнительной порции шеелита. Выбор указанных материалов был основан на результатах предварительных экспериментов по измерению в металлических и оксидных компонентах термоэмиссионного тока. Насыщение образцов стали 35Х2Н3 хромом проводилось при температуре 1000 °С в течение 24 ч. Контроль химического состава диффузионного слоя на металлических образцах проводили на универсальном сканирующем (растровом) электронном микроскопе JEOL JSM-6460 LV. Измерение микротвердости покрытий проводилось на микротвердомере FM-800. Полученные результаты показывают, что повышение доли вольфрамсодержащей добавки- эмиттера (ферровольфрама и шеелита CaWO4) в технологической засыпке обеспечивает увеличение скорости диффузии хрома за счет интенсификации процесса транспортировки атомарного хрома к насыщаемой поверхности, обеспечивая увеличение глубины диффузии хрома в 1,3 раза по сравнению с засыпкой базового состава. Использование в качестве добавок-эмиттеров сильных карбидообразующих элементов вызывает изменение фазового состава хромистых покрытий и увеличение в них доли нитридных фаз CrN и карбидных фаз на основе вольфрама. Твердость хромированной поверхности в технологической засыпке с низким содержанием добавки-эмиттера (10 мас. %) составляет 744 HV, при увеличении доли добавки-эмиттера до 18 и 30 мас. % твердость возрастает до 808 HV, что связано с увеличением концентрации хрома на поверхности. The results of experiments on thermal diffusion chromium plating of structural steel samples with the use of an internal emission field created in technological backfill during heating are presented. The possibility of controlling the efficiency of the thermionic field by changing the proportion of the additive-emitter in the technological filling is shown. So, to create a field, instead of inert aluminum oxide, a mixture of the following composition was introduced into the separating part of the base technological backfill: powders of scheelite (CaWO4), serpentine (Mg3Si2O7), MgO, dicalcium silicate (γ-2 CaO·SiO2). Variable compositions were formed on the basis of the base mixture with the addition of ferrotungsten powder in one case, and ferrotungsten powder and an additional portion of scheelite in the second case. The choice of these materials was based on the results of preliminary experiments on the measurement of thermionic current in metal and oxide components. Saturation of samples of steel 35Kh2N3 with chromium was carried out at a temperature of 1000 °C for 24 hours. The chemical composition of the diffusion layer on metal samples was controlled using a JEOL JSM-6460 LV universal scanning (scanning) electron microscope. The microhardness of the coatings was measured using an FM-800 microhardness tester. The results obtained show that an increase in the proportion of tungsten-containing additive-emitter (ferrotungsten and scheelite CaWO4) in the technological backfill provides an increase in the chromium diffusion rate due to the intensification of the process of transporting atomic chromium to the saturated surface, providing an increase in the chromium diffusion depth by 1.3 times compared to filling the base composition. The use of strong carbide-forming elements as emitter additives causes a change in the phase composition of chromium coatings and an increase in the proportion of CrN nitride phases and tungsten-based carbide phases in them. The hardness of the chromium-plated surface in the technological backfill with a low content of emitter additive (10 wt. %) is 744 HV, with an increase in the proportion of the additive to 18 and 30 wt. %, the hardness increases to 808 HV, which is associated with an increase in the concentration of chromium on the surface.
DOI:10.14529/met230304