О повышении износостойкости изделий из стали с низкой температурой отпуска
Показана возможность повышения износостойкости образцов из стали с низкой температурой отпуска (7ХНМ) путём нанесения вакуумно-дуговым способом многослойных TiN – CrxN покрытий с последующей термообработкой (закалка, отпуск). Показана можливість збільшення зносостійкості зразків зі сталі з низькою т...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2003 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2003
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111379 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | О повышении износостойкости изделий из стали с низкой температурой отпуска / А.А. Андреев, В.В. Кунченко, В.М. Шулаев, К.М. Китаевский, А.Н. Челомбитько // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 5. — С. 136-138. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-111379 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Андреев, А.А. Кунченко, В.В. Шулаев, В.М. Китаевский, К.М. Челомбитько, А.Н. 2017-01-09T17:59:18Z 2017-01-09T17:59:18Z 2003 О повышении износостойкости изделий из стали с низкой температурой отпуска / А.А. Андреев, В.В. Кунченко, В.М. Шулаев, К.М. Китаевский, А.Н. Челомбитько // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 5. — С. 136-138. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111379 621.921.34 Показана возможность повышения износостойкости образцов из стали с низкой температурой отпуска (7ХНМ) путём нанесения вакуумно-дуговым способом многослойных TiN – CrxN покрытий с последующей термообработкой (закалка, отпуск). Показана можливість збільшення зносостійкості зразків зі сталі з низькою температурою томління (7ХНМ) шляхом нанесення вакуумно-дуговим засобом багатошарових TiN-CrxN покриттів з наступною термообробкою (гартування, томління). Possibility of raising of steel samples wear-resistance with the low temperature of tempering (7ХНМ) by applying of multilayered TiN – CrxN coatings with the following thermal treatment is described. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика и технология конструкционных материалов О повышении износостойкости изделий из стали с низкой температурой отпуска Про підвищення зносостійкості виробів із сталі з низькою температурою томління Concerning increase of wear-resistance of products made of steel with low tempering Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
О повышении износостойкости изделий из стали с низкой температурой отпуска |
| spellingShingle |
О повышении износостойкости изделий из стали с низкой температурой отпуска Андреев, А.А. Кунченко, В.В. Шулаев, В.М. Китаевский, К.М. Челомбитько, А.Н. Физика и технология конструкционных материалов |
| title_short |
О повышении износостойкости изделий из стали с низкой температурой отпуска |
| title_full |
О повышении износостойкости изделий из стали с низкой температурой отпуска |
| title_fullStr |
О повышении износостойкости изделий из стали с низкой температурой отпуска |
| title_full_unstemmed |
О повышении износостойкости изделий из стали с низкой температурой отпуска |
| title_sort |
о повышении износостойкости изделий из стали с низкой температурой отпуска |
| author |
Андреев, А.А. Кунченко, В.В. Шулаев, В.М. Китаевский, К.М. Челомбитько, А.Н. |
| author_facet |
Андреев, А.А. Кунченко, В.В. Шулаев, В.М. Китаевский, К.М. Челомбитько, А.Н. |
| topic |
Физика и технология конструкционных материалов |
| topic_facet |
Физика и технология конструкционных материалов |
| publishDate |
2003 |
| language |
Russian |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Про підвищення зносостійкості виробів із сталі з низькою температурою томління Concerning increase of wear-resistance of products made of steel with low tempering |
| description |
Показана возможность повышения износостойкости образцов из стали с низкой температурой отпуска (7ХНМ) путём нанесения вакуумно-дуговым способом многослойных TiN – CrxN покрытий с последующей термообработкой (закалка, отпуск).
Показана можливість збільшення зносостійкості зразків зі сталі з низькою температурою томління (7ХНМ) шляхом нанесення вакуумно-дуговим засобом багатошарових TiN-CrxN покриттів з наступною термообробкою (гартування, томління).
Possibility of raising of steel samples wear-resistance with the low temperature of tempering (7ХНМ) by applying of multilayered TiN – CrxN coatings with the following thermal treatment is described.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111379 |
| citation_txt |
О повышении износостойкости изделий из стали с низкой температурой отпуска / А.А. Андреев, В.В. Кунченко, В.М. Шулаев, К.М. Китаевский, А.Н. Челомбитько // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 5. — С. 136-138. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT andreevaa opovyšeniiiznosostoikostiizdeliiizstalisnizkoitemperaturoiotpuska AT kunčenkovv opovyšeniiiznosostoikostiizdeliiizstalisnizkoitemperaturoiotpuska AT šulaevvm opovyšeniiiznosostoikostiizdeliiizstalisnizkoitemperaturoiotpuska AT kitaevskiikm opovyšeniiiznosostoikostiizdeliiizstalisnizkoitemperaturoiotpuska AT čelombitʹkoan opovyšeniiiznosostoikostiizdeliiizstalisnizkoitemperaturoiotpuska AT andreevaa propídviŝennâznosostíikostívirobívízstalíznizʹkoûtemperaturoûtomlínnâ AT kunčenkovv propídviŝennâznosostíikostívirobívízstalíznizʹkoûtemperaturoûtomlínnâ AT šulaevvm propídviŝennâznosostíikostívirobívízstalíznizʹkoûtemperaturoûtomlínnâ AT kitaevskiikm propídviŝennâznosostíikostívirobívízstalíznizʹkoûtemperaturoûtomlínnâ AT čelombitʹkoan propídviŝennâznosostíikostívirobívízstalíznizʹkoûtemperaturoûtomlínnâ AT andreevaa concerningincreaseofwearresistanceofproductsmadeofsteelwithlowtempering AT kunčenkovv concerningincreaseofwearresistanceofproductsmadeofsteelwithlowtempering AT šulaevvm concerningincreaseofwearresistanceofproductsmadeofsteelwithlowtempering AT kitaevskiikm concerningincreaseofwearresistanceofproductsmadeofsteelwithlowtempering AT čelombitʹkoan concerningincreaseofwearresistanceofproductsmadeofsteelwithlowtempering |
| first_indexed |
2025-11-25T14:26:13Z |
| last_indexed |
2025-11-25T14:26:13Z |
| _version_ |
1850514465738457088 |
| fulltext |
УДК 621.921.34
О ПОВЫШЕНИИ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛИ
С НИЗКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ ОТПУСКА
А.А. Андреев, В.В. Кунченко, В.М. Шулаев, К.М. Китаевский, А.Н. Челомбитько*
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»,
г. Харьков, Украина;
* ОАО «Мотор-Сич», г. Запорожье, Украина
Показана возможность повышения износостойкости образцов из стали с низкой температурой отпуска
(7ХНМ) путём нанесения вакуумно-дуговым способом многослойных TiN – CrxN покрытий с последующей
термообработкой (закалка, отпуск).
Вакуумно-дуговые покрытия из нитрида титана
(TiN), которые получили наибольшее распростране-
ние для повышения стойкости режущих инструмен-
тов и оснастки, обладают высокой твёрдостью (20…
25 ГПа), износостойкостью, термостабильностью, од-
нако практически не находят применения в качестве
износостойких в узлах трения деталей машин, меха-
низмов. Главной причиной тому является высокий
уровень износа контртела.
Покрытия на основе нитридов хрома (CrxN) также
обладают высокой твёрдостью (16…22 ГПа), но по
сравнению с TiN менее термостойки. Поэтому они
неэффективны в качестве упрочняющих на инстру-
ментах при обработке, например, чёрных металлов,
но успешно применяются при резании цветных ме-
таллов, где температуры в зоне резания значительно
ниже. Такие покрытия уступают по износостойкости
покрытиям из нитрида титана, но обладают явным
преимуществом при испытаниях на трение, мало из-
нашивая контртело.
Создание многослойных покрытий TiN-CrxN поз-
воляет сочетать высокую износостойкость покрытия
и низкую изнашиваемость контртела. При этом за
счёт увеличения межфазных границ существенно
( до 27…29 ГПа) возрастает микротвёрдость покры-
тий, что благоприятно сказывается на их износо-
стойкости [1,2].
Однако осаждение таких покрытий вакуумно-ду-
говым способом, обеспечивающим необходимую
высокую адгезию покрытия к основе, происходит
при температурах около 400…500 ºС, что приводит
к деградации свойств конструкционных материалов
(стали, сплавы) с низкими температурами отпуска.
Одним из вариантов решения проблемы повыше-
ния износостойкости узлов трения, изготовленных из
таких материалов, может быть дуплексная обработка,
заключающаяся в нанесении на сопрягаемые поверх-
ности деталей многослойных покрытий с последую-
щей термообработкой [3].
Настоящая работа является демонстрацией воз-
можности решения такой задачи.
Покрытия нанесены вакуумно-дуговым спосо-
бом с использованием установки «Булат-6» на об-
разцы из стали 7ХНМ (HRC 50…54). Оптимальные
условия нанесения покрытий TiN и CrxN были уста-
новлены в предварительных экспериментах. Они
обеспечивали получение покрытий TiN стехиомет-
рического состава с микротвёрдостью 22…24 ГПа, и
на основе хрома Cr2N + CrN (следы). Кроме того, в
покрытиях содержится капельная фаза (Ti, Cr).
Многослойные покрытия TiN-CrxN, состоящие из
пяти слоёв CrxN и четырёх слоёв TiN общей толщиной
3 мкм, получены последовательным осаждением на
предварительно очищенную бомбардировкой ионами
хрома поверхность образцов 7ХНМ.
Температура образцов в процессе очистки и оса-
ждения составляла ~ 500 ºС.
Термообработка образцов с многослойными по-
крытиями заключалась в их нагреве до 850 ºС, вы-
держке 5…7 мин и охлаждении в расплаве щелочи
при температуре 290 ºС в течение 20 мин.
Структура и химический состав покрытий до и
после термообработки исследованы при помощи
электронного растрового микроскопа JSM-T300 с
приставкой Phoenix для рентгеноспектрального ми-
кроанализа (РСМА).
В результате исследований установлено следую-
щее.
Электронно-микроскопические наблюдения по-
перечных сечений образцов с покрытиями свиде-
тельствуют о формировании в результате осаждения
чётко выраженной двухфазной структуры покрытия
(рис. 1).
В процессе нанесения многослойного покрытия
происходит отпуск стали 7ХНМ, приводящий к сни-
жению её твёрдости до HRC 10…30.
После термообработки (закалка + отпуск) основа
образцов 7ХНМ имеет твёрдость HRC 50…54. Ми-
кротвёрдость покрытий при этом не изменяется.
После термообработки трещин в объёме покры-
тий и на границе раздела с основой не наблюдается.
Признаков растворения (диссоциации) нитридов
хрома и существенного насыщения азотом стали
7ХНМ не обнаружено.
Вблизи границы между покрытием и подложкой
наблюдается взаимное растворение хрома и железа
(см. рис. 1, б).
Концентрация азота в покрытии увеличилась на
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. №
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (13), с.136-138.
136
20…25%, по-видимому, в результате свободного азота, который мог находиться в порах покрытия (рис.2, а, б).
7ХНМ-3, кВ: 20, Ув.: 10000х
2,0 мкм
120
100
80
60
40
20
0
1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97
Ве
с,
%
1
2
3
1 – TiK; 2 – CrK; 3 – FeK
а
7ХНМ-TiN+CrN, кВ: 20, Ув.: 15000х
1,0 мкм
120
100
80
60
40
20
0 1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97
Ве
с,
%
1
2
3
1 – TiK; 2 – CrK; 3 – FeK
б
Рис. 1. Покрытия TiN-CrxN на стали 7ХНМ. Микрофотографии и распределение концентраций Ti, Cr, Fe в
поперечном сечении образца до термообработки (а) и после термообработки (б): 1 – Ti; 2 – Cr; 3 – Fe
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97
В
ес
, %
а
5
4
3
2
1
0
1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97
В
ес
, %
6
б
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. №
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (13), с.136-138.
137
Рис. 2. Распределение концентрации азота в поперечном сечении образца TiN-CrxN на стали 7ХНМ
до термообработки (а) и после термообработки (б)
Падение концентрации азота (см. рис. 2, б) до нуля
указывает на наличие капельной фазы на границе меж-
ду покрытием и подложкой. Таким образом, капельная
фаза (капля хрома) вносит некоторые искажения при
определении профиля концентрации азота. Это обсто-
ятельство необходимо учитывать при анализе элемент-
ного состава покрытия.
Перераспределение концентрации Cr и Ti в ре-
зультате термообработки не устраняет слоистой
структуры покрытий, что также следует и из метал-
лографических микрофотографий (см. рис.1, б).
Полученные результаты исследований показы-
вают, что процессы вакуумно-дугового нанесения
износостойких покрытий на основе нитридов хрома
и титана на сталь 7ХНМ и последующей термообра-
ботки технологически совместимы и могут быть ис-
пользованы для повышения эксплуатационных ха-
рактеристик (износостойкости) деталей машин,
изготовленных из этой стали.
ЛИТЕРАТУРА
1. V.F.Gorban’, A.A.Andreev, V.V.Sychov, G.N.Kart-
masov, Yr.N.Nesovibat’ko and V.S.Taran. Tribologi-
cal Characteristics of Multi-Layer Ion-Plasma Coat-
ings, Based on Chromium and Titanium Nitrides //
Proc. 1st Int. Congress on Rad. Phys., High Current
Electronics and Modif. Materials, v. 3. Tomsk, 2000,
p.494 – 496.
2. Р.А.Андриевский, И.А.Анисимова, В.Г.Анисимов.
Формирование структуры микротвёрдости много-
слойных дуговых конденсатов на основе нитридов
// ФИЗХОМ. 1992, № 2, с. 99 – 102.
3. А.А.Андреев, В.В.Кунченко, Л.П.Саблев,
В.М.Шулаев. Дуплексная обработка поверхностей
стальных изделий // Технология машиностроения.
2002, №3 (15), с. 36-38.
ПРО ПІДВИЩЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ ВИРОБІВ ІЗ СТАЛІ
З НИЗЬКОЮ ТЕМПЕРАТУРОЮ ТОМЛІННЯ
А.А. Андреєв, В.В. Кунченко, В.М. Шулаєв, К.М. Китаєвський, А.Н. Челомбитько*
Національній науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут»,
м. Харків, Україна;
* ВАТ «Мотор-Січ», м. Запоріжжя, Україна
Показана можливість збільшення зносостійкості зразків зі сталі з низькою температурою томління
(7ХНМ) шляхом нанесення вакуумно-дуговим засобом багатошарових TiN-CrxN покриттів з наступною
термообробкою (гартування, томління).
CONCERNING INCREASE OF WEAR-RESISTANCE OF PRODUCTS
MADE OF STEEL WITH LOW TEMPERING
А.А. Аndreev, V.V. Кunchenko, V.М. Shulayev, К.М. Кitayevsky, А.N. Chеlombitko*
National science center Krarkov Institute of Physics and Technology, Kharkov, Ukraine;
* JSC «Моtor-Sich», Zhaporizhzhya, Ukraine
Possibility of raising of steel samples wear-resistance with the low temperature of tempering (7ХНМ) by apply-
ing of multilayered TiN – CrxN coatings with the following thermal treatment is described.
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. №
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (13), с.136-138.
138
|