Термодинамічні умови отримання комплексних карбідних покриттів
The study examines the thermodynamic regularities of carbide coating formation on steels during complex diffusion saturation processes involving chromium and titanium. The relevance of this research is determined by the need to enhance the wear resistance and durability of machine parts and tools op...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Опубліковано: |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-1-3 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal Science and Treatment of Metals |
Репозитарії
Metal Science and Treatment of Metals| _version_ | 1862949217804222464 |
|---|---|
| author | Dehula, A. I. Kharchenko, N. A. Hryb, V. V. |
| author_facet | Dehula, A. I. Kharchenko, N. A. Hryb, V. V. |
| author_sort | Dehula, A. I. |
| baseUrl_str | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-04-19T17:21:29Z |
| description | The study examines the thermodynamic regularities of carbide coating formation on steels during complex diffusion saturation processes involving chromium and titanium. The relevance of this research is determined by the need to enhance the wear resistance and durability of machine parts and tools operating under conditions of intensive friction, high temperatures, and aggressive environments. Special attention was given to modeling closed multicomponent thermodynamic systems Cr–Cl–C, Cr–Cl–C–Fe, and Cr–Cl–C–Ti under reduced pressure conditions.
Thermodynamic analysis of the equilibrium state of the reactive environment was performed using the ASTRA software package in the temperature range of 600–1500 K at a constant pressure of 102 Pa. The composition of the gaseous and condensed phases was determined, and the influence of carbon, iron, and titanium content on the partial pressures of transition metal chlorides was studied. It was shown that the carbon content significantly affects the phase composition of chromium carbides in the condensed phase but practically does not change the partial pressures of its chlorides in the gaseous phase. The introduction of titanium was found to lead to the appearance of titanium chlorides in the gas phase and the formation of stable TiC carbide in the condensed state.
Based on the obtained results, conclusions were drawn regarding the sequence of layer formation in complex carbide coatings during chrome-titanium treatment. It was shown that at low titanium content, the formation of chromium carbides predominates, whereas an increase in titanium concentration promotes titaniumization processes with the formation of a TiC layer. The results of thermodynamic modeling were confirmed by experimental studies of coatings on U8A steel, which demonstrated the formation of multilayer carbide coatings with enhanced microhardness. The obtained data can be used to optimize the technological parameters of diffusion saturation processes and to predict the phase composition of protective coatings. |
| first_indexed | 2026-04-20T01:00:21Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.momjournal.org.ua:article-361 |
| institution | Metal Science and Treatment of Metals |
| keywords_txt_mv | keywords |
| last_indexed | 2026-04-20T01:00:21Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.momjournal.org.ua:article-3612026-04-19T17:21:29Z Thermodynamic conditions for obtaining complex carbide coatings Термодинамічні умови отримання комплексних карбідних покриттів Dehula, A. I. Kharchenko, N. A. Hryb, V. V. thermodynamics coatings carbides microhardness термодинаміка покриття карбіди мікротвердість The study examines the thermodynamic regularities of carbide coating formation on steels during complex diffusion saturation processes involving chromium and titanium. The relevance of this research is determined by the need to enhance the wear resistance and durability of machine parts and tools operating under conditions of intensive friction, high temperatures, and aggressive environments. Special attention was given to modeling closed multicomponent thermodynamic systems Cr–Cl–C, Cr–Cl–C–Fe, and Cr–Cl–C–Ti under reduced pressure conditions. Thermodynamic analysis of the equilibrium state of the reactive environment was performed using the ASTRA software package in the temperature range of 600–1500 K at a constant pressure of 102 Pa. The composition of the gaseous and condensed phases was determined, and the influence of carbon, iron, and titanium content on the partial pressures of transition metal chlorides was studied. It was shown that the carbon content significantly affects the phase composition of chromium carbides in the condensed phase but practically does not change the partial pressures of its chlorides in the gaseous phase. The introduction of titanium was found to lead to the appearance of titanium chlorides in the gas phase and the formation of stable TiC carbide in the condensed state. Based on the obtained results, conclusions were drawn regarding the sequence of layer formation in complex carbide coatings during chrome-titanium treatment. It was shown that at low titanium content, the formation of chromium carbides predominates, whereas an increase in titanium concentration promotes titaniumization processes with the formation of a TiC layer. The results of thermodynamic modeling were confirmed by experimental studies of coatings on U8A steel, which demonstrated the formation of multilayer carbide coatings with enhanced microhardness. The obtained data can be used to optimize the technological parameters of diffusion saturation processes and to predict the phase composition of protective coatings. У роботі розглянуто термодинамічні закономірності формування карбідних покриттів на сталях у процесах комплексного дифузійного насичення за участю хрому та титану. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення зносостійкості та довговічності деталей машин та інструменту, що працюють в умовах інтенсивного тертя, високих температур і агресивних середовищ. Основну увагу приділено моделюванню закритих багатокомпонентних термодинамічних систем Cr–Cl–C, Cr–Cl–C–Fe та Cr–Cl–C–Ti в умовах зниженого тиску. Термодинамічний аналіз рівноважного стану реакційного середовища виконано з використанням програмного комплексу АСТРА в температурному інтервалі 600–1500 К за сталого тиску 102 Па. Визначено склад газової та конденсованої фаз, а також досліджено вплив вмісту вуглецю, заліза і титану на величину парціальних тисків хлоридів перехідних металів. Показано, що вміст вуглецю істотно впливає на фазовий склад карбідів хрому в конденсованій фазі, але практично не змінює парціальні тиски його хлоридів у газовій фазі. Встановлено, що введення титану призводить до появи в газовій фазі хлоридів титану та формування стабільного карбіду TiC у конденсованому стані. На основі отриманих результатів зроблено висновки щодо послідовності формування шарів комплексних карбідних покриттів у процесі хромотитанування. Показано, що за низького вмісту титану переважає утворення карбідів хрому, тоді як підвищення концентрації титану зумовлює домінування процесів титанування з формуванням шару TiC. Результати термодинамічного моделювання підтверджено експериментальними дослідженнями покриттів на сталі У8А, які засвідчили формування багатошарових карбідних покриттів з підвищеною мікротвердістю. Отримані дані можуть бути використані для оптимізації технологічних параметрів процесів дифузійного насичення та прогнозування фазового складу захисних покриттів. Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2026-03-31 Article Article https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-1-3 Scientific Technical Journal; Vol. 32 No. 1 (2026): The Scientific Technical journal Metal Science and Treatment of Metals; 30-39 Науково-технічний журнал; Том 32 № 1 (2026): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів; 30-39 2664-2441 2073-9583 Copyright (c) 2026 Scientific Technical Journal https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | термодинаміка покриття карбіди мікротвердість Dehula, A. I. Kharchenko, N. A. Hryb, V. V. Термодинамічні умови отримання комплексних карбідних покриттів |
| title | Термодинамічні умови отримання комплексних карбідних покриттів |
| title_alt | Thermodynamic conditions for obtaining complex carbide coatings |
| title_full | Термодинамічні умови отримання комплексних карбідних покриттів |
| title_fullStr | Термодинамічні умови отримання комплексних карбідних покриттів |
| title_full_unstemmed | Термодинамічні умови отримання комплексних карбідних покриттів |
| title_short | Термодинамічні умови отримання комплексних карбідних покриттів |
| title_sort | термодинамічні умови отримання комплексних карбідних покриттів |
| topic | термодинаміка покриття карбіди мікротвердість |
| topic_facet | thermodynamics coatings carbides microhardness термодинаміка покриття карбіди мікротвердість |
| url | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-1-3 |
| work_keys_str_mv | AT dehulaai thermodynamicconditionsforobtainingcomplexcarbidecoatings AT kharchenkona thermodynamicconditionsforobtainingcomplexcarbidecoatings AT hrybvv thermodynamicconditionsforobtainingcomplexcarbidecoatings AT dehulaai termodinamíčníumoviotrimannâkompleksnihkarbídnihpokrittív AT kharchenkona termodinamíčníumoviotrimannâkompleksnihkarbídnihpokrittív AT hrybvv termodinamíčníumoviotrimannâkompleksnihkarbídnihpokrittív |