автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Упрочнение низколегированных сталей карбидами при цементации в карбонатно-саже-газовом карбюризаторе

КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

РГБ ОД

Иванова ольга владимировна 3 о

упрочнение низколегированных сталей КАРБИДАМИ при цементации в карбонатно-саже-газовом карбюризаторе

Специальность 05.16.01. - металловедение и термическая

обработка металлов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

КУРСК 1999

Работа выполнена в Курском государственном техническом универси тете на кафедре "Оборудование и технология сварочного производства".

'. I '

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, Рыжков Ф.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук Осинцев А.Н.

кандидат технических наук, доцент Борсяков A.C.

Ведущее предприятие Воронежское акционерное авиастроительное общество

(

Защита состоится " 4 " ¿-¿^¿X-iv^ 1999 года на заседании диссертационного совета (Д 064.50.01) Курского государственного технического университета по адресу: 305040. Курск, ул. 50 лет Октября, 94. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан

■ 31" visUZ^ 1999 г. Ученый секретарь совета,

доктор техн.наук, профессор —■ .а1- '^Ф.Яцун

G.+S'M Z? О

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В настоящее время, в связи с низкой износостойко-тью, в больших количествах расходуются ножи и другие инструменты, приме-1яемыс для резания органических материалов (измельчения сельхозпродуктов [а перерабатывающих предприятиях, резания оберточной бумаги в кондитер-ком производстве, кошения многолетних трав и зерновых культур косилками, катками, комбайнами). Большинство этих режущих инструментов изготовляют п низколегированных и углеродистых сталей. Повышение их износостойкости имико-термической обработкой (ХТО) - борированием, азотированием, диффузионным хромированием, значительно повышающими твердость диффузи-шных слоев, - при ремонте оборудования указанных отраслей не используется | связи с нетехнологичностью этих процессов.

Широко применяемая во всех отраслях промышленности обычная цемен-ация (науглероживание до 0,8-1,0% С) повышает износостойкость лишь до фовия стойкости эвтектоидных сталей, что для режущих инструментов эффек-ивным признать нельзя. В Курском политехническом институте (кафедра тех-

юлогии металлов и материаловедения) в свое время исследовано насыщение

*

;арбидамн диффузионных слоев при цементации средне- и высоколегированных сталей, содержащих более 1,5% Сг. В сталях ШХ15, ХВГ и др. при цемен-•ации в высокодисперсиом карбюризаторе было получено содержание карби-юв (цементита) в диффузионном слое до 80-90% по объему на глубине до ),2 мм и более. При таком высоком содержании цементита в поверхностном :лое, как показали исследования в этой работе, высокая износостойкость обес-¡счнвается и без закалки, а в случае применения закалки, можно значительно ювысить температуру отпуска без ущерба для износостойкости.

Однако в пищевой промышленности и других отраслях, где широко применяется резание органических материалов, для режущих органов применяют, сак уже отмечалось, в основном низколегированные стали, содержащие не бокс 1% хрома. Возможность цементации этих сталей с получением в них диффузионных слоев с высоким содержанием карбидов (зернистого цементита) не юследовалась. Тема диссертации, основу которой составляет разработка оптимальной технологии цементации низколегированных сталей, обеспечивающей юзможность получения в диффузионных слоях высокого содержания карбида, соответствующего чугуиам, как видно из вышеизложенного, актуальна.

Целью работы является разработка технологии цементации, которая па зволяла бы науглероживать низколегированные стали до составов чугунов 1 получать при этом структуру диффузионных слоев, состоящую из избыточны зернистых карбидов, изолированных друг от друга ферритной матрицей, ■ твердостью не ниже, чем у белых чугунов.

Для выполнения поставленной в диссертации цели решались следующи задачи:

1. Исследование термодинамики и кинетики образования карбидов в ау стените при цементации низколегированной стали, результатом которого бьш бы определение минимального содержания хрома и марганца в стали, пригод ной к диффузионной карбидизации.

2. Разработка высокоактивного карбюризатора для упрочнения низколе гированных сталей избыточной карбидной фазой при цементации, пригодноп как для индивидуального^ так и для массового производства.

3. Исследование влияния температуры и длительности цементации на со держание цементита в поверхностной зоне диффузионного слоя.

4. Выбор оптимальных температурных режимов закалки и отпуска ста лей, упрочненных карбидами при цементации.

5. Испытание служебных свойств режущих органов сельхозмашин, уп рочненных карбидами при цементации.

Научная новизна. Исследованы термодинамические условия и кинетик цементации низколегированных сталей с науглероживанием последних до со ставов эвтектических чугунов, структура которых состоит из зернистого цемсн тита н ферритной матрицы.

-1, Термодинамические расчеты, позволившие оценить возможность полу чения зернистого цементита при цементации низколегированных хромомарпш цевых сталей, выполнены несмотря на отсутствие справочных данных о влия нии легирующих элементов на термодинамические функции аустенита и це ментата. Для расчетов использованы сведения из периодической литературы влиянии хрома и марганца на положение линии ЕБ диаграммы состояния Р< Ре3С, которые позволили рассчитать энергию Гиббса образования легировш ных фаз (аустенита и цементита) и ее изменение при цементации. Расчеты, вь полненные с переводом концентраций компонентов сталей в термодшшмичс скую активность, показали, что марганец примерно в одинаковой степени сте бшшзирует и цементит и аустенит, чем и объясняется отсутствие его влияни на изменение энергии Гиббса при цементации и получение зернистого цема

гита в цементованном слое. Хром увеличивает отрицательную величину изме-1е1шя энергии Гиббса аустенита примерно в такой же степени, как и марганец лаже несколько слабее), в то же время в ~2,5 раза интенсивнее, чем марганец, увеличивает отрицательную величину энергии Гиббса цементита, что и приво-шт к значительному возрастанию термодинамического стимула }< распаду пе-¡ссыщснного углеродом аустеннта на равновесную аустенитно-цементитную :месь при цементации.

2. На основе кинетических расчетов исследовано влияние хрома на размер зерен цементита, образующихся в диффузионном слое при науглерожива-ши хромистых сталей. Увеличение концентрации хрома в стали от 1 до 3% уменьшает размер зерен цементита в диффузионном слое в -3 раза за счет уменьшения коэффициента диффузии углерода и степени пересыщения аусте-шта углеродом (уменьшения термодинамической активности углерода).

В литературе не имеется сведений о скорости зарождения и роста карби-юв в процессе цементации стали при температурах выше А}, однако приведен тализ выделения вторичного цементита из аустеннта заэвтектоидной стали, юреохляждепной до температур карбидно-аустенитной области (между Аз и В диссертационной работе для анализа роста частиц цементита в диффузионном слое при цементации использовано приведенное в литературе решение зторого уравнения Фика.

3. Исследованы механизм и кинетика формирования карбидной корочки т понерхносш марганцовистой стали при цементации в высокоактивном (кар-5онатпо-саже-газовом) карбюризаторе. Проанализирована система уравнений переноса вещества в слое продукта реакции с учетом стефановского потока [диффузии углерода из науглероживающей среды в металл и обратного потока ионов железа из зоны твердого раствора оксидов МпО и РеО в зону реакции с углеродом). Для расчетов кинетики карбидообразования использовано приве-иснное в литературе решение этой системы уравнений. Рассчитана толщина карбидной корочки и перемещение внутренней и наружной границ корочки :равнительно большой толщины (2-4 мкм, что подтверждено экспериментально) свидетельствует о наличии в легированном марганцем карбиде железа (Ре,Мп)3С достаточно большой области гомогенности, в отличие от нелег'нро-вапного карбида Ре^С, который гомогенностью, как известно, не обладает.

Практическая ценность работы заключается в том, что в ней предложена гехнология хнмико-тсрмического упрочнения низколегированных сталей массового применения 50ХГ, 50ХФ и 50ХГФ карбидами, обеспечивающего само-

затачивание режущих инструментов при обработке органических материалов и заключающегося в насыщении их цементитом с последующей термической обработкой - закалкой со средним отпуском.

Апробация работы. Основные положения диссертации и ее отдельные результаты были доложены и получили положительные оценки на Российской научно-технической конференции "Материалы и упрочняющие технологии -94", г.Курск -1994г.; на Российской научно-практической конференции "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", г.Курск -1995г.; на международной технической конференции "Медико-экологические информационные технологии", г.Курск -1998г.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа выполнена на 125 страницах, из них текста 111 страниц, содержит 30 рисунков, 7 таблиц. Список использованной литературы включает 117 источников.

Краткое содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы, сформулирована цель работы, приведены решавшиеся задачи.

Первая глава посвящена обзору литературы по упрочнению низколегированных сталей карбидами при цементации.

Рассмотрены состав, строение и свойства цементита и влияние легирующих элементов на образование цементита в стали при цементации.

Электронное зондирование указало на неравномерность распределенш углерода в пределах отдельных кристаллов цементита, превышающую вероятность ошибки определения. Исследование строения цементита методом Мес-сбауэра также показало, что состав цементита не только меняется с температурой, но и зависит от содержания углерода в сплаве. С ростом последнего кои-центрация его в цементите возрастает;

Цементит имеет орторомбическую решетку; в ее элементарную ячейк) входит 12 атомов железа и 4 атома углерода. Путем нейтроноструктурного анализа и гармонического анализа Фурье установлено, что структурный элсмеш решетки цементита представляет собой незначительно искаженную треуголь ную призму, образованную шестью атомами железа, внутри нее находится ато.\ углерода. Одна элементарная ячейка цементита охватывает две элементарны«

ячейки ауетенита. Значения периодов элементарной ячейки Ре3С составляют: я=4;515,6=5,078, с=6,728 кх.

Цементит отличается анизотропией физических свойств. Установлено, что коэффициент теплового расширения цементита вдоль осей а иЬ мало отличается от коэффициента теплового расширения ауетенита, вдоль же оси с он на порядок больше.

Цементит обладает способностью, хотя и незначительной, пластически деформироваться. Установлено, что изолированные крупные кристаллы цементита при сложной схеме напряженного состояния испытывают остаточную пластическую деформацию, приобретая грубомозаичную структуру. Рентгеновские и металлографические анализы показали, что деформация цементита при повышенных температурах происходит не по одной, а по нескольким плоскостям. Установлено, что в структуре цементита при деформации появляются дефекты, плотность которых возрастает с увеличением степени пластической деформации. Наблюдаемые дефекты, как и в матричных а- и у-фазах, представляют собой дислокации и дефекты упаковки.

Имеются неоднозначные сведения о твердости цементита. По одним данным твердость цементита не постоянна и зависит от температуры нагрева под закалку. С повышением температуры закалки от 750°С до 1100''С микротвердость цементита снижается с 1250 до 622 кгс/мм2. По другим данным, путем статистической обработки большого числа замеров установлено, что, напротив, закалка образцов не изменяет значения твердости цементита (сильно колеблющейся в пределах одного образца), которое отвечает максимуму на частотных кривых, а лишь увеличивает интервал колебаний вокруг этого значения. В приведенных же в литературе исследованиях путем травления образца с существенным разбегом значении микротвердости по отпечаткам индентора, выявившим различную ориентацию зерен, показано, что в случае, если ориентация зерен одинакова, различий в значениях мнкротвсрдости не наблюдается.

В главе также рассматриваются литературные данные о влиянии цементита на абразивную износостойкость сплавов железа.

Абразивная среда, в которой работают режущие органы сельхозмашин, состоит, п основном, из кварцевого песка (Б Юг). Обычная цементация низколегированных сталей не обеспечивает надлежащей стойкости режущих органов против изнашивания кварцевым абразивом, так как их твердость, как правило, не превышает НУ 650, а микротвердость кварца составляет 1000-1200 кгс/ммг.

Резкое снижение износа наступает, когда твердость изнашиваемого металла ставляет не менее 0,7 твердости абразива, что имеет место при критическом держании избыточного цементита в структуре диффузионного слоя: для i тенситной матрицы оно составляет 15-20%, для ферритной 60%.

Далее рассматривается влияние карбидообразующих легирующих ментов на образование цементита в низколегированных сталях при цемента!

Переходные металлы IV и V групп таблицы Д.И.Менделеева имеют сравнению с железом, очень большое сродство к углероду и вызывают iici ленный переход углерода из аустенита в специальные карбиды TiC, VC,' Указанные легирующие элементы в цементите практически не растворя) (титан вовсе не растворяется, ванадий - до 0,5%) ввиду большого отличия к железа по атомным размерам. По указанным причинам эти металлы не спс ствуют образованию цементита в сталях при науглероживании.

Из металлов VI группы (Cr, Мо, W) наибольшее отличие от желез размеру атома имеет вольфрам, наименьшее - хром (г*/гяс=1,11; rMlJrFc= fcr/f(t=1.01). Соответственно атомным размерам различается растворил этих металлов в цементите, а следовательно - и их влияние на стабильност следнего. Крупные, по сравнению с железом, атомы вольфрама и молиб, растворяясь в цементите лишь до 1-2%, вызывают сильные искажения кри лической решетки и по этой причине не способствуют образованию цемен В то же время атимы хрома удобно, как и железо, размещаются в решетке и, растворяясь в ней до 17-20%, существенно повышают стабильность по него и способствуют его образованию в зернистой форме при науглерожш аустслита Тройная диаграмма состояния Fe-Cr-C показывает, что в сталя держащих менее ~3,5%Сг и более ~1%С, хром специальных карбидов М; M7Cj не образует, а растворяется в цементите и аустенитной (или ферри матрице.

Марганец (металл VII группы), независимо от концентрации, не обр в сталях специальных карбидов и полностью растворяется в цементите i рице. Однако, согласно литературным данным, марганец не влияет на о< ванне цементита при цементации.

Таким образом, анализ литературных данных о влиянии легиру элементов на стабильность цементита показал, что основным фактором,

«

деляющим способность стали к выделению зернистого цементита в дп<1 онном слое при науглероживании, является легирование хромом. Из все бидообразующих элементов только хром обеспечивает образование зерш

:нтита при цементации легированных сталей. При этом, если цементацию юлить в карбюризаторе с достаточно высоким углеродным потенциалом, в |>уи!ошюм слое может быть получено любое содержание карбидов цемен-юго типа вплоть до 100%, так как на их образование расходуется основа 1ва - железо. Большого содержания специальных карбидов в иементован-слос низколегированной стали быть не может ввиду незначительного со-кания а сталях легирующих элементов.

Глава заканчивается рассмотрением науглероживающей способности Зюризаторов, применяемых для обычной цементации.

Анализ реакций в газовых карбюризаторах по имеющимся в литературе лодинамичсским и кинетическим данным показал, что газовые карбюриза-,1, применяемые в настоящее время для обычной цементации не могут быть ользованы для формирования аустенитно-цементитных слоев при цемента-низколегированных сталей. Термодинамическая активность углерода в це-тите этих сталей близка к единице, т.е. к равновесию аустенита с графитом, роцссс науглероживания без сажевыделения, препятствующего равномер-[у науглероживанию и образованию цементита в аустенитной матрице при еитации, осуществить практически невозможно.

Твердые карбюризаторы, применяемые для цементации стали, имеют нс-татки: большой объем, занимаемый карбюризатором в цементационных жах; потеря времени на его прогрев; значительная доля ручного труда на ковку и распаковку ящиков; пыль и др. Твердая цементация в силу указан» с недостатков в массовом производстве практически не применяется, а на-5 широкое применение в индивидуальном, мелкосерийном н ремонтном шзводствах.

На некоторых заводах находит применение цементация в пастообразных бюризаторах, ускоряющих процесс науглероживания при 910°С в 5-6 раз по впению с цементацией в твердых карбюризаторах. Однако до настоящего ;мени они еще недостаточно полно исследованы. В литературе отмечается [чительная неравномерность цементации в сажистых пастах. Главным обра-1, по этой причине пастообразные карбюризаторы для цементации практнче-1 не применяются. Лишь за редким исключением пастообразные карбюрнза->ы применяются в индивидуальном производстве.

На основе сформулированных в главе выводов выбрано направление и ставлены задачи исследования.

Во второй главе приведены термодинамические и кинетические расчел на основе которых оценено влияние хрома и марганца на образование цемент та в аустешгге при цементации.

Изменение свободной энергии AG (энергии Гиббса), сопровождают распад пересыщенного аустенита на аустенитно-цементитную смесь равновс ного состава, определяли графоаналитическим методом с применением ЭШ Требующуюся для определения AG концентрационную зависимость свободш энергии образования аустенита и свободную энергию образования цемента Двг при температуре 900°С и содержаниях до 3 ат% Мп и Сг рассчитывали i уравнениям:

AGj - RT[Nc'lnac'+N'n Inа'д+(1 - Nc'-N'n )lna'Fe ]; (

AG2 - — RT[ln a",+x In а"л+(3 - x) In a"Fe ], (

4

где a'« a',. a'Fe - активности углерода, легирующего элемента (Мп или Сг) и ж< леза в аустените; а"с, а"„ a*Ve - активности тех же компонентов в цементите; N и N'„ - соответствующие концентраций в атомных долях; х - доля легирующе элемента в стехиометричегкой формуле легированного цементита Fe).xMnxC или Fea.,Cr,C.

Активности а' в легированном аустените находили из соотношений:

а'с= acfc! "'*sYiN'« a'Fe = ), I

где ас - активность углерода в иелегироваином аустените; f^ - коэффициент влияния легирующего элемента на активность углерода в аустените; уя - коэф фициент активности легирующего элемента в аустените (принят не зависящи: от содержания углерода в системе); у - коэффициент активности железа, равн aFe/NFe в нелегироваином аустените.

Для расчетов использовали экспериментальные значения ас, aFe, и •

приведенные в литературе.

Исходя из того, что в двухфазной равновесной системе ''аустен цементит" активность каждого компонента в аустените равна его активност цементите, соответствующие значения а" рассчитывали по той же методике,« и а'. При этом исходные значения N'c для определения величин а"с (рази предельным значениям а'с) при заданных температурах находили по линии псевдобинарной диаграммы "железо-цементит* с учетом влияния марганц; хрома на положение этой линии. Долю х марганца или хрома в формуле лс

и

рованиого цементита определяли по коэффициенту распределения легирующего элемента между цементитом и аустенитом, взятому из литературы 1,6 для Мпи4,0дляСг.

Результаты расчетов Д01 и ДО: использовали для графического определения свободной энергии образования аустенитно-цементитной смеси равновесного состава Дв^ и изменения свободной энергии Дй при распаде пересыщенного аустенита на данную смесь. Определенные концентрационные зависимости Дв приведены на рис.1.

Рис. 1. Концентрационные зависимости изменения свободной энергии Ав при распаде пересыщенного углеродом аустенита на аустенитно-цементитные смеси равновесного состава при 900"С: 1 - Ие, 2 - Ре+1ат.%Мп, 3 - Ре+2ат.%Мп, ' 4 - Ре+Зат.УоМп, 5 - Ре+1ат.%Сг, 6 - Ре+2ат.%Сг, 7 - Ре+Зат.%Сг

Сравнение влияния Мп и Сг на стабильность аустенита (ДО)) и цементита (ДС2) показывает следующее. Марганец примерно в одинаковой степени стабилизирует и цементит, и зустеннт, чем и объясняется отсутствие его влияния на величину Дв (рис.1). Хром увеличивает отрицательную величину (Дб]) примерно в такой же степени, как и марганец (даже несколько слабее), в то же время в 2,3 раза интенсивнее, чем марганец, увеличивает -ДС2, что и приводит к значительному возрастанию -ДО (величины, определяющей термодинамический стимул к распаду пересыщенного аустенита на равновесную аустенитно-цементитную смесь).

Поскольку марганец почти не влияет на термодинамику зарождения цементита в аустените (см. рис.1), можно заключить, что в системе Гс-С-Мп, как Н в двойной системе Рс-С, образование зернистого цементита при цемешании не должно иметь места. Легирование же Громом, даже 1%Сг, стабилизирует цементит настолько, что становится возможным его образование в зернистой форме при цементации стали.

Далее в главе рассматривается кинетика роста карбидных частиц в аустс-(штнои матрице при цементации хромистых сталей.

В литературе приводится предположение, что в соответствии с классической теорией превращений в металлах и сплавах, скорость роста только что об-разовакшейся карбидной частицы в аустените контролируется вначале процессами на межфазной границе. После того, как доминирующим фактором становится диффузия в прилегающем к карбиду поле матрицы, частица растет со скоростью, с которой протекает диффузия.

В литературе не имеется сведений о зарождении и росте карбидов в процессе цементации стали при температурах выше Аз. Однако приведен анализ выделения вторичного цементита из аустснита заэвтектоидной стали, переохлажденной до температур карбидио-аустеиитной области (между Аз и А|). В диссертации для анализа роста частицы цементита в диффузионном слое при цементации использовано приведенное в литературе следующее решение второго уравнения Фика:

-Cf)

(4)

С®ч= lira С,(г,0; 2VDt=p(tj/ p, (5)

■ t—x

где D - коэффициент диффузии углерода в аустените; г - координата по нормали к границе раздела фаз (аустенит-карбид), p(t) - радиус карбида; - концентрация углерода в аустените на границе с карбидом (равновесная концентрация углерода в аустените); р - коэффициент, величина которого при малых значениях (меньше единицы) определяется из выражения:

1/2

/ рнач /-.раяч"*

lh_Zb_ . (б)

2 ct-c?B)

где С, - концентрация углерода в карбиде.

Подставив значения р и С"ач, а также известные из литературы значения

и и Су"в (из псевдобинарных диаграмм состояния "хромистое железо углерод")

п уравнения (4), (5) и (6) получили машинным расчетом кривые С(М). Эти расчеты показали, что пересыщение аустеннтз углеродом составляет (после 10 ч науглероживания при 920°С) не более 0,01% С, при этом длина диффузионного пути (поля аустеннта вокруг цементитной частицы) не превышает ~3 мкм. С увеличением содержания хрома в аустените уменьшается степень пересыщения последнего углеродом и длина диффузионного поля, что в совокупности приводит к уменьшению скорости роста цемелтитных частиц и расстояния между ними, другими словами - к уменьшению размера карбидов при большем их содержанки в аустсннтной матрице.

В главе рассмотрены также механизм и кинетика формирования карбидного покрытия на поверхности марганцовистой стали при цементации в высокоактивном карбюризаторе. Проанализирована система уравнении переноса вещества в слое продукта реакции с учетом стефановского потока - диффузии углерода из науглероживающей среды в металл и обратного потока ионов железа 1и зоны твердого раствора оксидов \1nO-FeO в зону реакции с углеродом.

Для расчетов кинетики хпрбидообрпзоваиия использовано приведенное в литературе решение этой системы уравнений. Рассчитана толщина карбидной пленки а перемещение внутренней и наружной границ плана: -при цементации. Получение па марганцовистой стали карбидной пленки сравнительно большой толщины (2-4 мкм, что подтверждено экспериментально) свидетельств ;»>с( и наличии и лс! ирчвапном марганцем карбиде железа достаточно большой иоласп: гомои-н.чости, и отличие от педегирезашюго карбида РезС, который гомогенностью, как известно, иа обладает.

В главе 3 приведена методика исследования упрочнения стали карбидами при цементации.

Для исследования выбраш! низколегированные стали со средним содержанием углерода 50ХГЛ, 50ХФЛ и 50ХГФА, имеющие широкое применение ,1ля рессор и пружин. Эги стали выбраны как оптимальные для изготовления и упрочнения карбидами при цементации режущих органов сельхозмашин и оборудования для переработки сельхозпродуктов и других органических материалов.

Испытание на абразивное изнашивание проводили на цилиндрических образцах диаметром 2 мм, длиной 20 мм при трении науглероженного торца по кварцевой шкурке под »шрузкой 2Н на машине Х4-Б.

Для определения ударной вязкости образцы в форме брусочков сечением 2x3 мм, длиной 20 мм вырезали из цементованных пластинок толщиной 2 мм и ломали на специально спроектированном и изготовленном копре с односторонним креплением образцов.

Цементацию проводили в лабораторной вертикальной электропечи сопротивления. Перед загрузкой в печь образцы покрывали слоем пастообразного карбюризатора на основе сажи с добавкой углекислого бария и поливинилаце-татного клея и после высушивания загружали в печь, разогретую до температуры цементации, в которую из бачка подавали через капельницу жидкий карбюризатор (синтин) в количестве 20 кап/мин в течение всего времени цементации.

Химический анализ исследуемых сталей проводили в лаборатории Курского АО "Агромаш".

Микроструктурный анализ (качественный и количественный) проводили на микроскопе МИМ-8. Содержание структурных составляющих в цементованных слоях подсчитывали точечным методом Глаголева.

Рентгеновский анализ для определения фазового состава цементованных и закаленных слоев проводили на рентгеновском днфрактометре ДРОН-1 в хромовом излучении.

Твердость цементованных слоев определяли на приборе ТК-2 (твердомер Роквелла) при нагрузке 150 кгс (1470 Н) и ТП-2 (Твердомер Викксрса) при нагрузке 5 кгс (49 Н). Микротвердость измеряли с помощью микротвердомерг ПМТ-З при нагрузках 50...200 гс (0,49... 1,96 Н).

В работе использовали трехфакторное ротспабелыюе планирование эксперимента второго порядка, для расчетов применяли ЭВМ.

В главе 4 приведено экспериментальное исследование упрочнения стал): карбидами при цементации.

Предварительное исследование посвящаю выбору оптимальной науглероживающей среды для насыщения карбидами низколегированных сталей.

Анализ науглероживающей способности карбюризаторов, применяемы? для обычной цементации конструкционной стали, показал, что углеродный потенциал их недостаточен для науглероживания низколегированных сталей дс состава чугунов, близких к эвтектическим. Для того, чтобы отвечать указанно

|у требованию, науглероживающая среда должна быть комбинированной, а менно - содержать твердую фазу в виде покрытия из порошкообразной смеси глсродного материала с активизирующей добавкой (ВаСОз) на поверхности .емснтусмых изделий, где и должны протекать реакции генерирования и дис-оциации СО, а свободное рабочее пространство печи должно быть занопнено азовым карбюризатором, подаваемым в печь, как и для обычной цементации, з газового генератора или в виде капель жидких карбюризаторов-глеводородов (синтина). •

Экспериментальное исследование показало, что наилучшие результаты беспсчивает науглероживание в пастообразных карбюризаторах, состоящих из ажи газовой, углекислого бария и поливинилацетатногоклея (или крахмально-о клейстера). Изменение соотношения в содержании сажи и углекислого бария пределах 60:10-40:30 (% по весу) существенного влияния на науглероживающую способность пастообразного карбюризатора, согласно результатам иссле-ования, не оказывает.

В главе рассмотрено влияние температуры и длительности цементации в ажевом карбюризаторе на содержание карбидов в цементованном слое. Экспе-иментальное исследование выполнено с математическим планированием экс-еримента. По результатам эксперимента получены четыре адекватных уравне-|ня регрессии. Эксперимент показал, что концентрация карбидов в диффузионных слоях возрастает с повышением температуры цементации лишь до 80...8')0°С, а при дальнейшем повышении температуры увеличение содержали карбидов в слое приостанавливается что объясняется более значительным овышением скорости диффузии углерода вглубь слоя с повышением темпера-уры цементации. Максимальное содержание цементита в диффузионном слое близи от поверхности (0,05-0,10 мм) составляет 50-60% по объему (длитель-юсть цементации при 880°С - 14 ч), С увеличением длительности цементации |астет как глубина диффузионного слоя, так и максимальное содержание кар-'Идов в слое.

Рассмотрено влияние содержания карбидов на износостойкость и ударяю вячкость цементованных слоев. Результаты исследования показывают, что глюсостомкость карбидосодержащего слоя интенсивно возрастает с увеличе-шем содержания карбидов. При увеличении содержания карбидов в структуре 20 до 50% износостойкость повышается более, чем в 1,5 раза.

Зависимость ударной вязкости от содержания карбидов в структуре ха 'растеризуется сложными экспериментальными кривыми. Ударная вязкосп имеет некоторую область разброса экспериментальных значений в зависимое™ от максимального содержания карбидов в цементованных слоях. Резкий перс лом на кривых зависимостей ударной вязкости цементованных слоев от содср жания в них карбидов соответствует содержанию карбидной фазы в этих слоя; -40-45%. По-видимому, при таком содержании карбидов в слое механизм раз рушения двухфазной структуры, связанный с пластическим деформирован иск матрицы, переходит к механизму, связанному с хрупким разрушением сплавов.

Далее в главе рассмотрено влияние режимов термообработки после це ментации на свойства диффузионных карбидосодержащих слоев. Результать экспериментального исследования термообработки цементованной стал! 50ХГФА показали следующее.

Температура нагрева под закалку существенно влияет на уровень твердо стн цементованных слоев. Относительно низкая температура закалки (780 800°С) не обеспечивает достаточно высокой твердости цементованных слое1 (ниже бОНЯС). При повышении температуры закалки твердость цемептованны: слоев возрастает, достигая максимума (67НИС) при температуре 860-870°С при дальнейшем повышении температуры закалки твердость цементованны: слоев снижается. Рентгеноструктурный анализ показал, что в образцах, зака ленных с температуры 850°С, дифракционные кривые соответствуют мартснсн ту. В образцах, закаленных с температуры 900вС, в матрице цементованпоп слоя, наряду с мартенситом появляется новый дифракционный пик, соотвстст вующий у-фазе.

Температура отпуска цементованной и закаленной стали 50ХГФА, такж как и температура закалки, заметно влияет на твердость диффузионных слоеп Если нецемситованная сталь значительно теряет твердость при повышена температуры отпуска, то цементованная сталь сохраняет твердость при отпуск еще на достаточно высоком уровне. С повышением температуры отпуска д 450°С твердость диффузионного слоя падает лишь до НЛС 58-60.

Изменение температуры отпуска закаленных карбидосодержащих днф фузионных слоев практически не оказывает влияния на их износостойкость, отличие от нецементованной стали, где температура отпуска влияет на износо стойкость решающим образом (рис.2).

V—=? —1 '—■ ,—. ,—1 . 1 ---

42

150 200 250 300 350 400 WC

Рис.2. Зависимость относительной износостойкости цементованных слоев (е) стали 50ХГФА от температуры отпуска после закалки (t*«.=860eC):

1 - цементованная сталь;

2 - иецементованная сталь

Температура отпуска после закалки цементованной стали 50ХГФА оказывает на ударную вязкость цементованных слоев весьма заметное влияние. Повышение температуры отпуска приводит к повышению уровня ударной вязкости, при этом влияние температуры нагрева под закалку на величину ударной вязкости цементованных слоев заметно ослабевает: при 150°С разница между ударной вязкостью стали, закаленной с 800°С, составляет примерно 1500кДж/м2, при температуре отпуска 450°С эта разница составляет всего -200 кДж/м2.

В главе приводятся также результаты упрочнения сегментов (ножей) режущих аппаратов уборочных машин карбидами при цементации. Стандартные сегменты изготовляют из стали У8 и подвергают местной закалке ТВЧ до достижения твердости лезвий 50-55HRC, однако признать такую обработку удовлетворительной нельзя, так как стандартные сегменты довольно быстро тупятся.

Опытные режущие сегменты для кожа зерноуборочного комбайна СК-6 "Huna" были изготовлены из стали 50ХГФА, с которой проводили эксперименты. После ковки и механической обработки до толщины 2 мм сегменты подвергли цементации по режиму: температура цементации - 850*0, длительность цементации - 8 часов. Такой режим науглероживания позволил получить диффузионные слои, имеющие глубину эаэвтектоидной зоны 0,10...0,12 мм с наличием на поверхности 60...70% карбидной фазы (рис.3). При этом карбидосо-держащая зона плавно переходит к сердцевине. Закалку после цементации про-

изводили с температуры 850°С в масле, отпуск - при температуре 500°С в течение 1 часа.

Последней операцией в процессе изготовления режущего сегмента была заточка его по передней поверхности, в результате чего упрочненный слой с этой поверхности удалялся. Твердость сегмента на задней поверхности составляла 55...58 ИКС, а на передней плавно уменьшалась до -40 НЯС, что создавало условия для самозатачивания сегментов в процессе работы.

Опытные сегменты в количестве 10 штук были установлены с помощью заклепок на нож режущего аппарата комбайна СК-6 "Нива" через один с серийными сегментами из стали У8. Эксплуатационные испытания проводили в сельхозкооперативе "Петраковский" Дмитриевского района Курской области в течение одного сезона. Затупление сегментов определяли визуально.

После сезонной наработки опытные сегменты не получили заметного износа и имели очень острую режущую кромку, в то время как серийные сегменты, установленные на том же ноже затупились (на всех серийных сегментах режущая кромка была заметно скруглена). Поломок сегментов, опытных и серийных, не наблюдалось.

1. Разработана технология химико-термической обработки низколегированных сталей массового применения 50ХГ, 50ХФ и 50ХГФ, обеспсчивающе[1 самозатачивание в работе режущих инструментов, и заключающейся в насыщении их цементитом с последующей термической обработкой - закалкой со средним отпуском.

Рис. 3. Микроструктура стали 50ХГФ после цементации: {ц=850вС, т=8 ч (х500)

Выводы

2. Экспериментально установлена оптимальная науглероживающая среда, остоящая из пастообразного карбонатно-сажевого покрытия с водораствори-1ым связующим полимером, наносимого заранее на цементуемую поверхность с просушкой), и газового карбюризатора, подаваемого в печь в течение всего [роцесса науглероживания.

3. На основе термодинамических расчетов проанализировано влияние :рома и марганца на образование цементита в аустените при науглероживании. Гермодинамический анализ показал, что для образования изолированных друг (т друга частиц цементита в аустените при неограниченном науглероживании шолне достаточно содержание в стали 1% Сг. Марганец и при более высоких юнцентрациях (3%) стабилизирует цементит настолько слабо, что в марганцо-11!стых сталях цементит при науглероживании образуется на поверхности в [юрме пленки (корочки), переходящей в сетку между зернами аустенита.

4. В определении термодинамических функций цементита и аустенита ■спользованы литературные данные о влиянии хрома и марганца на положение ишии ЕБ псевдобинарной диаграммы состояния Ре-(Яе,Сг)зС или •е-(Ре,Мп)зС, что позволило определить машинными расчетами и графоанали-ически изменение свободной энергии (энергии Гиббса) при образовании цементита в аустените в процессе цементации легированных сталей.

5. На основе кинетических расчетов исследовано влияние хрома на размер зерен цементита, образующихся в диффузионном слое при науглерожива-ши хромистой стали. Увеличение концентрации хрома в стали от I до 3% 'меньшает размер зерен цементита в диффузионном*слое в,~3 раза за счет 'мет.шення коэффициента диффузии углерода и степени пересыщения аустс-¡ита углеродом (уменьшения термодинамической активности углерода).

6. Для расчета скорости роста частиц цементита в пересыщенном аусте-ште при науглероживании хромистах. сталей впервые использована система 'равнений, предлагавшаяся в литературе ранее для расчета роста выделений коричного цементита из аустенита заэвтектоидной стали, переохлажденной ог емпературы, превышающей Аз, до температуры каръидпо-аустспнтнон облас-и (между Аз и А]).

7. Исследовано влияние частиц цементита на износостойкость цементо-1анных слоев. Показано, что легированный цементит может быть применен к юверхностному упрочнению деталей почвообрабатывающих машин и инструментов для резания органических материалов, так как по твердости цементит не 'ступает кварцу, представляющему собой наиболее распространенный и агрес-

сивнын абразивный материал (природный пееок), встречающийся при обработ ке почвы и при резании органических материалов ножами, сегментами и дру гимн режущими органами машин при уборке урожая и переработке сельхоз продуктов.

8. Опробовано упрочнение карбидами при цементации сегментов из ста ли 50ХГФ режущих органов комбайна СК-6 "Нива" на уборке зерновых куль тур в течение одного сезона. После сезонной наработки опытные сегменты н< получили заметного износа и имели острую режущую кромку, в то время Kai серийные сегменты, установленные через один с опытными на том же режущеи органе, получили затупление (скругление режущей кромки).

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Псрсверзев В.М., Воротников В.А., Иванова О.В. Соотношение межд; термодинамической активностью и концентрацией углерода в аустените npi цементации // Российская науч.-техн. конф. "Материалы и упрочняющие техно логии-94", 15-17 ноября 1994 г.: Тез. и материалы докладов. Курск, 1994. С. 7-9

2. Перевсрзев В.М., Воротников В.А., Иванова О.В., Пивовар В.П. Меха низм образования зародышей карбидной фазы в аустените при цементации У Российская науч.-техн. конф. "Материалы и упрочняющие тсхнологии-94", 15 17 ноября 1994 г.: Тез. и материалы докладов. Курск, 1994. С. 75-76.

3. Колмыков В.И., Иванова О.В. Разработка экологически чистой техно лощи упрочнения стали цементацией // Науч.-практ. конф. "Охрана окружаю щей среды и рациональное использование природных ресурсов": Тез. и мате риалы докладов. Курск, 1995. С. 231.

4. Рыжков Ф.Н., Колмыков В.И., Иванова О.В. Карбидообразование н; поверхности марганцевых сталей при цементации // Известия Курского госу дарственного технического университета. Курск, 1997. №1. С. 36.

5. Рыжков Ф.Н., Иванова О.В., Колмыков В.И. Поверхностное упрочне нис стали карбидами при цементации // Известия Курского государственной технического университета. Курск, 1998. №2. С. 31-35.

6. Рыжков Ф.Н., Колмыков В.И., Иванова О.В. Термодинамика карбндо образования в аустените при цементации хромистых и марганцовистых стало! в карбонатно-сажевых карбюризаторах И Международная техническая конфе ренция "Медикоэкологические информационные технологии", 19-22 иг. 1998 г.: Сборник материалов. Курск, 1998. С. 226-231.

7. Рыжков Ф.Н., Колмыков В.И., Иванова О.В. Кинетика карбидообразо вання в аустените при экологически чистой цементации, хромистых сталей / Там же. С. 241-246. ; '''/¿¿¿¿täf'-

Подписано к печати_- Формат 60x84 1/16. Печатных листов_

Тираж 100 экз. Заказ _л7_.

Курский государственный технический университет. 305040, г .Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. УСЛОВИЯ ЭФФЕКТИВНОГО УПРОЧНЕНИЯ

НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ КАРБИДАМИ ПРИ ЦЕМЕНТАЦИИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ).

1.1. Цементит и его влияние на свойства сплавов железа.

1.2. Влияние легирующих элементов на образование карбидов в стали при цементации.

1.3. Науглероживающая способность карбюризаторов.

1.4. Выводы.

ГЛАВА 2, АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ХРОМА И МАРГАНЦА НА

ОБРАЗОВАНИЕ ЦЕМЕНТИТА В АУСТЕНИТЕ ПРИ

ЦЕМЕНТАЦИИ (ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И

КИНЕТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ).

2.1. Термодинамика карбидообразования в аустените при цементации хромистых и марганцовистых сталей.

2.2. Кинетика роста карбидных частиц в аустенитной матрице при цементации хромистых сталей.

2.3. Механизм и кинетика карбидообразования на поверхности марганцовистой стали при цементации.

2.4. Выводы.

ГЛАВА 3. ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

УПРОЧНЕНИЯ СТАЛИ КАРБИДАМИ ПРИ ЦЕМЕНТАЦИИ.

3.1. Выбор сталей для исследования. Технология изготовления и упрочнения образцов.

3.2. Методика определения состава, структуры и свойств цементованных слоев.

3.3. Определение износостойкости и ударной вязкости цементованных образцов.

3.4. Математическое планирование эксперимента и обработка экспериментальных данных.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УПРОЧНЕНИЯ

СТАЛИ КАРБИДАМИ ПРИ ЦЕМЕНТАЦИИ.

4.1. Выбор оптимальной науглероживающей среды для насыщения карбидами низколегированных сталей.

4.2. Влияние температуры и длительности цементации на содержание карбидов в цементованном слое.

4.3. Влияние содержания карбидов в цементованных слоях на их износостойкость и ударную вязкость.

4.4. Влияние режимов термообработки после цементации на свойства диффузионных карбидосодержащих слоев.

4.5. Упрочнение сегментов режущих аппаратов уборочных машин карбидами при цементации.

4.6. Выводы.

Цементация - самый распространенный в машиностроении процесс химико-термической обработки (ХТО) стальных изделий. Хотя другие процессы ХТО - борирование, азотирование, диффузионное хромирование -обеспечивают более высокую твердость и износостойкость изделий, чем цементация, они, тем не менее, широкого распространения не получили, что объясняется, в основном, их нетехнологичностью. Цементация же может быть выполнена не только на металлообрабатывающих заводах, но и в любой ремонтной мастерской, в частности, на перерабатывающих предприятиях как в городе, так и в селе.

Обычная цементация обеспечивает науглероживание поверхностных слоев лишь до уровня эвтектоидной концентрации (0,8-0,9% С), в то время как вышеупомянутые процессы ХТ.О приводят к образованию диффузионных слоев, поверхностные зоны которых почти на 100% состоят из химических соединений (боридов, нитридов, карбидов), обладающих более высокой твердостью и стойкостью, чем мартенсит в закаленных цементованных слоях.

В настоящей диссертации поставлена цель разработать технологию цементации, которая позволяла бы науглероживать низколегированные стали до составов чугунов и получать при этом структуру диффузионных слоев, состоящую из избыточных зернистых карбидов и ферритной матрицы, с твердостью не ниже, чем у белых чугунов.

Неограниченное содержание карбидной фазы в цементованном слое может обеспечить лишь цементит, так как на его образование при цементации расходуется железо, являющееся основой стали. Содержание же специальных карбидов в цементованном слое низколегированной стали высоким быть не может, так как оно ограничивается содержанием в стали карбидооб-разующих легирующих элементов. 5

Если рассматривать возможность существенного повышения износостойкости деталей машин и инструментов из низколегированных сталей насыщением их поверхностных слов цементитом, то следует ожидать, что такая возможность будет обеспечена при резании органических материалов, по твердости почти не уступающих мартенситу, но значительно уступающих цементиту. В настоящее время, в связи с низкой износостойкостью, в больших количествах расходуются ножи и другие детали режущих органов при кошении многолетних трав и зерновых культур косилками, жатками, комбайнами; в кондитерском производстве (резание оберточной бумаги и др.); при измельчении мяса и других сельхозпродуктов в технологическом оборудовании пищевой промышленности.

Попытки упрочнения стали избыточными карбидами при цементации предпринимались и ранее. В работах [1,2] исследовано насыщение карбидами диффузионных слоев при цементации средне- и высоколегированных сталей, содержащих более 1,5% хрома (названной в этих работах диффузионной карбидизацией). В стали ШХ15 при цементации в высокоактивном карбюризаторе было получено содержание цементита до 90% (по объему) на глубине 0,2 мм. При таком высоком содержании цементита в поверхностном слое высокая износостойкость обеспечивается и без закалки, а в случае закалки можно значительно повысить температуру отпуска без ущерба для износостойкости.

Однако, в связи с упадком производства в последние годы (остановка предприятий) результаты этих работ не внедрены в промышленность, приостановлена разработка технологии, в том числе высокоактивного карбюризатора, пригодного для серийного и массового производства.

Для выполнения поставленной в диссертации цели решались следующие задачи:

1. Исследование термодинамики и кинетики образования карбидов в аустените при цементации низколегированной стали, результатом которого 6 было бы определение минимального содержания хрома и марганца в стали, пригодной к диффузионной карбидизации.

2. Разработка высокоактивного карбюризатора для упрочнения низколегированных сталей избыточной карбидной фазой при цементации, пригодного как для индивидуального, так и для массового производства.

3. Исследование влияния температуры и длительности цементации на содержание цементита в поверхностной зоне диффузионного слоя.

4. Выбор оптимальных температурных режимов закалки и отпуска сталей, упрочненных карбидами при цементации.

5. Испытание служебных свойств режущих органов сельхозмашин, упрочненных карбидами при цементации.

Содержание диссертации составляют аналитические и экспериментальные исследования, выполненные при решении перечисленных задач, и их результаты. 7

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана технология химико-термической обработки низколегированных сталей массового применения 50ХГ, 50ХФ и 50ХГФ, обеспечивающей самозатачивание в работе режущих инструментов, и заключающейся в насыщении их цементитом с последующей термической обработкой -закалкой со средним отпуском.

2. Экспериментально установлена оптимальная науглероживающая среда, состоящая из пастообразного карбонатно-сажевого покрытия с водорастворимым связующим полимером, наносимого заранее на цементуемую поверхность (с просушкой), и газового карбюризатора, подаваемого в печь в течение всего процесса науглероживания.

3. На основе термодинамических расчетов проанализировано влияние хрома и марганца на образование цементита в аустените при науглероживании. Термодинамический анализ показал, что для образования изолированных друг от друга частиц цементита в аустените при неограниченном науглероживании вполне достаточно содержание в стали 1 % Сг.

Марганец и при более высоких концентрациях (3%) стабилизирует цементит настолько слабо, что в марганцовистых сталях цементит при науглероживании образуется на поверхности в форме пленки (корочки), переходящей в сетку между зернами аустенита.

4. В определении термодинамических функций цементита и аустенита использованы литературные данные о влиянии хрома и марганца на положение линии ЕБ псевдобинарной диаграммы состояния Ре-(Ре,Сг)3С или Ре-(Ре,Мп)зС, что позволило определить машинными расчетами и графоаналитически изменение свободной энергии (энергии Гиббса) при образовании цементита в аустените в процессе цементации легированных сталей.

5. На основе кинетических расчетов исследовано влияние хрома на размер зерен цементита, образующихся в диффузионном слое при науглероживании хромистой стали. Увеличение концентрации хрома в стали от 1 до

100

3% уменьшает размер зерен цементита в диффузионном слое в ~3 раза за счет уменьшения коэффициента диффузии углерода и степени пересыщения аустенита углеродом (уменьшения термодинамической активности углерода).

6. Для расчета скорости роста частиц цементита в пересыщенном ау-стените при науглероживании хромистых сталей впервые использована система уравнений, предлагавшаяся ранее [97] для расчета роста выделений вторичного цементита из аустенита заэвтектоидной стали, переохлажденной от температуры, превышающей А3, до температуры карбидно-аустенитной области (между Аз и А1).

7. Экспериментально найдены оптимальные температурные режимы цементации и последующей термообработки применительно к упрочнению карбидами инструментов для резания органических материалов.

8. Исследовано влияние частиц цементита на износостойкость цементованных слоев. Показано, что легированный цементит может быть применен к поверхностному упрочнению деталей почвообрабатывающих машин и инструментов для резания органических материалов, так как по твердости цементит не уступает кварцу, представляющему собой наиболее распространенный и агрессивный абразивный материал (природный песок), встречающийся при обработке почвы и цри резании органических материалов ножами, сегментами и другими режущими органами машин при уборке урожая и переработке сельхозпродуктов.

9. Опробовано упрочнение карбидами при цементации сегментов из стали 50ХГФ режущих органов комбайна СК-6 "Нива" на уборке зерновых культур в течение одного сезона. После сезонной наработки опытные сегменты не получили заметного износа и имели острую режущую кромку, в то время как серийные сегменты, установленные через один с опытными на том же режущем органе, получили затупление (скругление режущей кромки).

101

1. Переверзев В.М. Диффузионная карбидизация стали. Воронеж: Издательство Воронежского университета. 1977. 92с.

2. Переверзев В.М., Колмыков В.И., Воротников В.А. Влияние карбидов на стойкость цементованных сталей к изнашиванию в кварцевом абразиве // Металловедение и термическая обработка металлов. 1990. №4. С.45-47.

3. Розанов А.Н. Твердость цементита. Металловедение и термическая обработка. Вып.1. М.: Металлургиздат, 1954. С.149-155.

4. Богачев И.Н., Рожкова С.Б. О твердости цементита // Литейное производство. 1960. №5. С.34.

5. Таран Ю.Н., Новик В.И. Строение цементита белого чугуна // Литейное производство. 1967. №1. С.34.

6. Кимстач Г.М. О природе цементита // Металловедение и термическая обработка металлов. 1992. №8. С. 2-3.

7. Рохманов Н.Я., Сиренко А.Ф., Бахарев С.А. Тепловое расширение цементита заэвтектоидного железоуглеродистого сплава // Металловедение и термическая обработка металлов. 1997. №1. С. 6-9.

8. Брусиловский Б.А., Шашко А.Я. О карбиде цементитного типа в поверхностном слое валков холодной прокатки // Металловедение и термическая обработка металлов. 1992. №11. С. 2-4.

9. Превращения в цементите в зоне его контакта с железными фазами / Жуков A.A., Половинчук В.П., Осадчук А.Ю., Опалихина О.Д., Пилип-чукВ.И. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1992. №12. С. 2-3.

10. Жуков A.A., Шалашов В.А., Томас В.К. Изменение состава, структуры и твердости цементита при закалке // Металловедение и термическая обработка металлов. 1970. №1. С. 18-20.

11. Яценко А.И. и др. О микронеоднородности первичного цементита в железоуглеродистых сплавах // Известия вузов. Черная металлургия. 1973. №10. С.132-134.102

12. Бунин К.П. и др. О химической микронеоднородности эвтектического цементита в белом чугуне // Известия вузов. Черная металлургия. 1975. №3. С.145-148.

13. Храпов А.Я. и др. Исследование особенностей строения цементита в стали и чугуне методом Мессбауэра // Известия вузов. Черная металлургия. 1973. №6. С.122-125.

14. Храпов А.Я., Макс Г.Л. К вопросу о характере связей в решетке цементита // Известия вузов. Черная металлургия. 1973. №8. С.135-138.

15. Храпов А.Я. и др. Гамма-резонансное исследование цементита, выделенного из чугунов, легированных марганцем, хромом, титаном // Известия вузов. Черная металлургия. 1975. №10. С.141-144.

16. Храпов А.Я. и др. О цементите // Металловедение и термическая обработка металлов. 1976. №9. С.12-15.

17. Мовчан В.И., Долженков И.Е., Мовчан A.B. Структура науглеро-женных Fe-Ti и Fe-Ti-Cr-сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1995. №5. С. 4-7.

18. Луника М.Н. Упрочнение поверхности стали карбидами титана и хрома // Металловедение и термическая обработка металлов. 1993. №2. С. 18-21.

19. Гольдшмидт Х.Дж. Сплавы внедрения. Т.1. Пер. с англ. / Под ред. Н.Т.Чеботарева. М.: Мир, 1974. 424с.

20. Драпкин Б.М., Кимстач Г.М., Жабрев С.Б. Устойчивость цементита в модифицированном чугуне // Металловедение и термическая обработка металлов. 1991. №11. С. 38-39.

21. Гардин А.И. Электронографическое исследование структуры цементита//Кристаллография. 1962. Т.7. №6. С.854-856.

22. Рохманов Н.Я., Сиренко А.Ф., Капуткин Д.Е. и др. Смещение точки Кюри карбида железа в сплавах железо-углерод и релаксационные эффекты // Известия РАН. Сер. Физическая. 1993. Т.57. №11. С. 40-44.

23. Фомичев А.И., Никитченко В.К. О пластической деформации цементита // Физика металлов и металловедение. 1971. Т.31. №4. С.891-896.103

24. Богачев И.Н., Ветрова Т.С. Пластическая деформация белого чугуна // Металловедение и термическая обработка металлов. 1973. №4. С.58-59.

25. Богачев И.Н., Ветрова Т.С. Исследование цементита в деформированном белом чугуне // Известия вузов. Черная металлургия. 1975. №2. С.111-114.

26. Богачев И.Н., Ветрова Т.С. Исследование высокотемпературной деформации цементита. В сб. Проблемы металловедения и физики металлов, №3. М.: Металлургия, 1976. С.231-235.

27. Богачев И.Н., Ветрова Т.С. Исследование пластичности белого чугуна // Металловедение и термическая обработка металлов. 1976. №6. С.40-42.

28. Таран Ю.Н., Новик В.И. О микротвердости цементита // Металловедение и термическая обработка металлов. 1971. №10. С.15-16.

29. Fiore Nikolas F., Coyle Joseph, Udvardy Stephen P., Kosei Thomas H., Konkel William A. Abrasive wear-microstructure interactions in a Ni-Cr white iron. -Wear, 1980, 62, №2, p.387-404.

30. Гурланд Дж. Разрушение композитов с дисперсными частицами в металлической матрице. В сб. Разрушение и усталость. М.: Мир, 1978. С.58-105.

31. Anand L., Gurland J. Effect of internal boundaries on the yield strengths of spheroidized steels //Met. Trans. 1976. A.7. №2. P.191-197.

32. Войнов Б.А. Новые представления об износостойкости белых чу-гунов // Трение и износ. 1988. 9. №5. С.926-929.

33. Влияние формы частиц упрочняющей фазы и степени их связи с матрицей на концентрацию напряжений в сплавах / Сущенко С.А., Шмелев А.В., Васильченко И.П. и др. // Пробл. трения и изнашивания (Киев). 1989. №35. С.13-16.

34. Rawal S.P., Gurland J. Observations on the effect of cementite particles on the fracture toughness of spheroidized carbon steel // Met. Trans. 1977. A.8. №5. P.691-698.104

35. Anand L., Gurland J. Strain-hardening of spheroidized high carbon steels //Acta met. 1976. 24. №10. p.901-909.

36. Jindal P.C., Gurland J. On the relation of hardness and microstructure of tempered and spheroidized carbon steel // Met. Trans. 1974. 5. №7. P. 16491653.

37. Сорокин Г.М. развитие методов испытания материалов на изнашивание абразивом // Заводская лаборатория. 1989. №9. С.74-78.

38. Wang A.G., Hutchings J.M. The number of particle contacts in two-body abrasive wear of metals by costed abrasive papers // Wear. 1989. 129, №1. p.23-35.

39. Некоторые закономерности изнашивания карбидосталей в условиях абразивной эрозии / Решетняк Х.Д., Кюбарсепп Я.Б., Сепп А.Х., Анну-ка Х.Ю. // Трение и износ. 1989. 10. №3. С.525-529.

40. Yang G.H., Garrison W.M. A comparison of microstructural effects on two-body and three-body abrasive wear // Wear. 1989. 129, №1. p.93-103.

41. Деформируемые экономнолегированные белые чугуны / Таран Ю.Н. и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1989. №5. С.35-43.

42. Sare J.R., Arnold В.К. Gouging abrasion of wear-resistant alloy white cast irons//Wear. 1989. 131, №1. p.15-37.

43. Stuart H., Ridley N. Thermal expansion of some carbides and tessellated stresses in steels // J.Iron and Steel Inst. 1970. 208, №12. p.1089-1092.

44. Колмыков В.И., Переверзев B.M., Воротников B.A. Стойкость це-ментитсодержащих диффузионных слоев против изнашивания кварцевым абразивом. -В кн. Химико-термическая обработка металлов и сплавов, Минск: Белорусский политехнический институт. 1981. С.85-86.

45. Переверзев В.М., Овчаренко М.Д., Толстой А.А. и др. Повышение износостойкости плунжерных пар нитроцементацией // Тракторы и сельхозмашины. 1977. №10. С.37-38.

46. Колмыков В.П., Переверзев В.М. Анализ процесса изнашивания буровых долот, упрочненных карбидной фазой. -В кн. Повышение эффек105тивности разработки и использования недр КМА, Воронеж: Издательство Воронежского университета, 1980. С.94-98.

47. Сорокин Г.М. Прочность как основа механизма износостойкости сталей при абразивном изнашивании // Вестник машиностроения. 1986. №5. С.12-15.

48. Сорокин Г.М. Вопросы методологии при исследовании изнашивания абразивом // Трение и износ. Т.9. 1988. №5. С.779-786.

49. Сальников A.C. Износостойкость карбидных пленок // Металловедение и термическая обработка металлов. 1993. №4. С.15-19.

50. Колмыков В.И. Стойкость цементитсодержащих структур в цементованной стали при абразивном изнашивании. Кандидатская диссертация. Курск. 1982. 188 с.

51. Рыжков Ф.Н., Иванова О.В., Колмыков В.И. Поверхностное упрочнение стали карбидами при цементации // Известия Курского государственного технического университета. Курск, 1998. №2. С.31-35.

52. Меськин B.C. Основы легирования стали. М.: Металлургия, 1964.684с.

53. Переверзев В.М., Колмыков В.И. О природе повышенной склонности хромистых сталей к карбидообразованию при цементации // Известия АН СССР. Металлы. 1980. №1. С. 197-200.

54. Переверзев В.М., Колмыков В.И. Влияние легирующих элементов на карбидообразование в железе и стали в процессе цементации // Металловедение и термическая обработка металлов. 1981. №8. С. 11-14.

55. Владимирова В.В. Влияние размера зерна феррита на строение и рост аустенитно-карбидных колоний при цементации хромистых сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 1992. №10. С.4-7.

56. Гудремон Э. Специальные стали. Т.1. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1966. 736с.

57. Collin R., Gunnarson S., Thulin D. A mathematical model for predicting carbon concentration profiles of gascarburized steel. "J. Iron and Steel Inst." 1972. 210. №10. p.785-789.

58. Collin R., Gunnarson S., Thulin D. Influence of reaction rate on gas carburizing of steel in a CO-H2-CO2-H2O-CH4-N2 atmosphere. "J. Iron and Steel Inst." 1972. 210. №10. p.777-784.

59. Михайлов JI.А. Основы расчета печей для газовой цементации. -В кн. Прогрессивные методы химико-термической обработки. М.: Машиностроение, 1979.

60. Михайлов A.A. Влияние давления в печи на интенсивность науглероживания изделий при газовой цементации // Металловедение и термическая обработка металлов. 1995. №2. С.11-13.107

61. Есин O.A., Гельд П.В. Физическая химия пирометаллургических процессов. 4.1. Свердловск: Металлургиздат. 1962.

62. Расчет концентрационных кривых углерода при цементации в активизированной газовой среде / Родионов A.B., Рыжов Н.М., Фахуртди-нов P.C., Жидков E.H. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1991. №7. С.28-31.

63. Шмыков A.A. Контролируемые атмосферы. В справочнике "Термическая обработка в машиностроении". М.: Машиностроение. 1980. С.123-168.

64. Леонидова М.Н., Шварцман Л.А., Шульц Л.А. Физико-химические основы взаимодействия металлов с контролируемыми атмосферами. М.: Металлургия. 1980. 264 с.

65. Моисеев В.А., Брунзель Ю.М., Шварцман Л.А. Кинетика науглероживания в эндотермической атмосфере // Металловедение и термическая обработка металлов. 1979. №6. С.24-27.

66. Райцес В.Б. Технология химико-термической обработки на машиностроительных заводах. М.: Машиностроение. 1965. 192с.

67. Елютин В.П., Павлов Ю.А., Поляков В.П., Шеболдаев C.B. Взаимодействие окислов металлов с углеродом. М.: Металлургия, 1976. 360с.

68. Могутнов Б.М., Томилин H.A., Шварцман Л.А. Термодинамика железо-углеродистых сплавов. М.: Металлургия. 1972. 328с.

69. Моисеев Б.А., Брунзель Ю.М., Шварцман Л.А. Термодинамическая активность углерода при реставрационном науглероживании // Металловедение и термическая обработка металлов. 1974. №1. С.21-26.108

70. Моисеев Б.А., Брунзель Ю.М., Шварцман JLA. Диаграммы термодинамического равновесия углерода в легированной стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 1975. №1. С.11-16.

71. Сильман Г.И. Расчет термодинамической активности компонентов в тройных системах // Термодинамика, физ.кинетика структурообразова-ния и свойства чугуна и стали. Вып. 4. М.: Металлургия. 1971. С.48-57.

72. Сильман Г.И., Тейх В.А. Использование принципов геометрической термодинамики при анализе и построении диаграмм состояния // Общ. закономерности в строении диаграмм состояния металлич. систем. М.: Наука. 1973. С.100-102.

73. McLellan Rex В. The thermodynamics of austenite, "Set. met.", 1980, 4, №5. p.321-326.

74. Лев И.Е. и др. Ликвация хрома и марганца в цементите // Известия АН СССР. Металлы. 1980. №1. С. 134-137.

75. Shipman John, Brush Edwin F. The activity of carbon in alloyed austenite at 1000°C. "Trans. Metallurg. Soc. AIME". 1979. 242. Jan., p.35-41.

76. Воронин Г.Ф. Расчет термодинамических свойств сплавов по диаграммам состояний // Докл. АН СССР. 1970. 196. №1. С. 133-135.

77. Лев В.И. и др. Распределение хрома в белом чугуне. -В кн: Термодинамика, физ.кинетика структурообразования и свойства чугуна и стали, вып.4. М.: Металлургия. 1971. С.306-309.109

78. Сильман Г.И. и др. Термодинамический анализ системы Fe-C-Mn. -В кн: Термодинамика, физ.кинетика структурообразования и свойства чугуна и стали, вып.4. М.: Металлургия. 1971. С.70-76.

79. McLellan Rex В., Alex Kurt. The thermodynamics of nitrogen aus-tenite, "Set. met.", 1980, 4, №12. p.967-972.

80. Elliot J.F., Chipman J. Come thermodynamic properties of interstitial alloyed austenite, "Chem. Met. Iron and Steel". London. 1983. p.348-350.

81. Benz Robert. Thermodynamics of the Fe-Mn-C system from solid state EMF measurements, "Met. Trans.", 1984. 5. №10. p.2217-2224.

82. Benz Robert, Elliot John F., Chipman John. Thermodynamics of the carbides in the system Fe-Cr-C, "Met. Trans.", 1984. 5. №10. p.2235-2240.

83. Сильман Г.И. Влияние легирующих элементов на метастабиль-ность цементита и растворимость его в аустените // Металловедение и термическая обработка металлов. 1975. №5. С.24-27.

84. Сильман Г.И. Оценка взаимного влияния компонентов тройной системы на термодинамические активности в двухфазной области // Журнал физической химии. 1977. 51. №5. С.1044-1047.

85. Nishizawa Taiji, Uhrenius Bjorn. A thermodynamic study of the Fe-Cr-C system at 1000°C, "Scand. J. Met.", 1977. 6. №2. p.67-73.

86. Uhrenius Bjorn. Optimization of parameters describing the interaction between carbon and alloying elements in ternary austenite, "Scand. J. Met.", 1977. 6. №2. p.83-89.

87. Nishizawa Taiji. An experimental study of the Fe-Mn-C and Fe-Cr-C systems at 1000°C, "Scand. J. Met.", 1977. 6. №2. p.74-78.

88. Кристиан Дж. теория превращений в металлах и сплавах, ч.1. Термодинамика и общая кинетическая теория. М.: Мир. 1978. 808 с.

89. Бунин К.П., Таран Ю.Н. Строение чугуна. М.: Металлургия, 1972.160 с.

90. Любов Б.Я. Кинетическая теория фазовых превращений. М.: Металлургия. 1969. 264 с.110

91. Криштал М.А. Механизм диффузии в железных сплавах. М.: Металлургия. 1972. 400 с.

92. Блошенко В.Н., Хайкин Б.И. О стефановском потоке при гетерогенных химических реакциях // Журнал физической химии. 1967. Т.XVI, №12. С.3011.

93. Чуфаров Г.И., Журавлева М.Г. и др. О термодинамике процессов окисления металлов // Механизм взаимодействия металлов с газами. М.: Наука. 1964. С.7-23.

94. Арутюнян А.Б., Мержанов А.Г., Хайкин Б.И. Роль стефановского потока и изменения объема конденсированной фазы в процессах реакционной диффузии // Процессы горения в химической технологии и металлургии, Черноголовка: ОИХФ АН СССР. 1975. С.210-216.

95. Рыжков Ф.Н., Колмыков В.И., Иванова О.В. Карбидообразование на поверхности марганцевых сталей при цементации // Известия Курского государственного технического университета. Курск, 1997. №1. С.36.

96. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. M.-JI.: Госхимиздат, 1967. 287с.

97. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия. 1970. 375 с.

98. Лев И.Е. Карбидный анализ чугуна. М.: Металлургиздат. 1962. 180 с.1.l

99. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: Физматгиз. 1961. 863 с.

100. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный контроль материалов. М.: Машиностроение. 1981. 134 с.

101. Хрущов М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. М.: Наука. 1970. 252 с.

102. Хрущов М.М. и др. Износостойкость и структура твердых наплавок. М.: Машиностроение. 1971. 95 с.

103. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента. М.: Легкая индустрия. 1974. 263 с.

104. Кассандрова О.Н. Обработка результатов наблюдений. М.: Наука. 1970.104 с.

105. Ермолов Л.С., Кряжков В.М., Черкун В.Е. Основы надежности сельскохозяйственной техники. М.: Колос. 1074. 223 с.

106. Смирнова М.И. Сборник технических условий на клеящие материалы. Л.: Химия. 1975. 464 с.

107. Сланский Б. Техника живописи. М.: Академия художеств СССР. 1962. 387 с.

108. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. М.: Машиностроение. 1975. 312 с.112