Ляхович Л.С., Ворошнин Л.Г., Щербаков Е.Д., Панич Г.Г. Силицирование металлов и сплавов

Подождите немного. Документ загружается.

[[оскольку

атом1{ая

концентрация

углерода

€или(}т!}е-с

щой

стали вес!ма

значительно

уступает

количеству

не только

х{еле3а'

но и

кремния'

углерод

мо}кно

рассматривать

как

при-

месь третьего

компонента

двухкомпонентной

системе.

|1оведение

такого третьего

компонента

при

и3менении

соот-

ношения

концентраций

первьтх

двух

веществ

системь1

оцреде-

ляется

цвумя

факторами:

во-первь!х'

растворимостью

еЁо

во

вновь

образуемьтх

нась1щающим

элементом

фазах'

во-вторь1х'

парциальнь|м

коэффишиентом

лиффузии

его в

этих

фазах

|2641'

||рининьп <<антаго}1и3ма>>

кремния

углерода

сталях

3аключень1

в сходстве

типа

п{е>катомнь1х

связей

Ре-€ и

Ре-5!,

что приводит

одновреп{енно

и к-

ре3кому

сни)кению

раствори-

мости

углерода

в кремнистом

феррите'

повьтгшению

ско-

рости

диффузии

углерода

в вь.]сококремнистом

твердом

рас-

творе,

как аустенитном'

так

ферритном.

}4з

данньтх

работьт [264]

такйе

следует' что

пр.исутствие

легиру}ощих

элементов

(по

крайней

мере в количествах'

при-

меняемьтх

в низко_

и среднелегированнь1х

сталях'

до

мартен:

ситного

класса

включительно)

не

долх{но

привести

к качест_

веннь1м

и3менениям

во влиянии

углерода

на глубину

силици-

рованнь1х

слоев

и в

характере

его перераспределения.

Фдним

из

показател.ей

<антагонизмА,

кремния

углерода

является известньтй

факт

восходящей

лиффузии

углерода

и3

малоуглеродисть1х

объемов

в вьтсокоуглеродисть|е

в случае'

если

последние

содерх{ат

кремний

в меньтшей

концентрации

[265].

Фпь:ть1

по

вь1яснению

механи3ма <обра{ной>

(восходя-

щей) диффу3ии

ставили

именно

на

примере.ферритных

спла-

вов

системьт

Ре-5!-€

авторь:

известнь:х

йой<!графий

[266;

2671;

аналогичньте

по

3амь1слу

исследова|1ия

бьтли'проведеньт

Б. |{-ербединским

и 3.

14. 11]айдуровьтм

[268,

269].

Авторьт

этих

работ

и3учили

результать|

контактной

диффузйи

в6лизи

сть]ка..образца.

вь]сокоуглеродистот}

стали

со сталью'

соАеР_

х<ащей кремний,

хром

или

никель'

|{ри

этом

бьтло

установлено'

что

по

обезуглеро)кивающему

действию

добавка

0,75о|о

равноценна

присутствию

в стали

100/9

никеля

(при

этом'

одна-

ко'

не

учить]валось

то'

что никелевая

сталь

имела

аустенитную

структуру).

|1о

даннътм[270],

наибольш:ей

етепени

раствори_

ш1ость

углерода

феррите

сних{ается

добавкой

|<обальта;

кремний

почти

не

уступает

ему по

степени

влияния'

тогда как

действие

никеля

марганца

3-4

раза

слабее.

]аким

обра_

3ом'

не

следует

забь|вать,

что'

хотя

скорость

диффузии,угле-

Рода

существенно

превосходит

подви>кность компоненто!з,

со3дающих

растворь1

3амещения (в

том числе и кремния),

[€_

рераспределение

углерода'

сопровох{даемое

восходящей

диф-

фузией,

есть

вь!ну)кденное

явлёние, вь!званное

поданей крем-

ния в сталь извне.

|1оэтому

мох{но предполагать'

что ни ско-

рость

перераспределения

углерода

не"дол)кна превосходить

|40

скорости

силицирования'

ни 1шири-на

науглерох(енной

3онь|

не

дол)кна

намного

превьттпать глубину

силицирован!того

слоя

{[27\!.

стабильного

феррита

при

сйлицировании

углерод

диффунли_

рует

и3

ферритнь:х

объемов

соседние

аустенитнь1е'

мало

отличак)щиесяпосодер}каниюкремния'ау>кезатемвни3ко-

кремнисть1й

аустенит

|2721.

||оказательно

при

этом,^что

угле-

род,

по_видимому'

мигрирует

по

так назь1ваемь1м

5|-позици-

ям,

т. е.

по

тем

ячейкам

ферритной

или

аустенитной^ре1шетки'

которь|х

один

и3

узлоБ

з6нят

атомом

кремния

|273].

9то

мо)кно

объяснить

тем'

что в присутств}1и

кремния

ковалентнь!е

свя3и

}келеза

Ёасьтщень:,

и оно

оказь!вается

неспосоонь1м

образовать

свя3ь'Ре-€.

3то

свцеобр.азное

взаимоде,!ствие

кремния

углерода

кристаллической

структуре-

твердого

растворанаоснове>келе3апостепенноисчезаетлри^повь|1пении

'емпер?тур,'

(приблизительно

вь11пе

900-950"с)

соответ-

ственно

увеличению

количества

вакансий,

по которь|м

углерод

диффунйирует

более

интенсивно

[274].

|1овьтп:ение

темпера-

турь1 силицирования

(в интервале

-от

850

до

1000

"с)

умень_

гпает

преобладание

гранинной

диффузии

углерода

над.вакан_

сионной;

практически

конфигурация

науглеро)кенной

под'

слойной

зоньт

долх{на

оказаться

параллельной

п'оверхт{ости

металла,

через

котору1о

него

поступает

кремний

,'|275].

Ёеобходимо

отметить,

что все

описанньте

в3аимодеиствия

свойственнь|

ли1пь

сплавам

на основе

)келеза'

в случае

замень|

его,

например

хромом'.

силицирование

не

вь|3вало

бь:

столь

энергичного

перераспределения

углерода

ввиду

в_ь1сокого

хи_

мического

сродства

компонентов

системь1

(л-(

|276|'

Фсобенности

структурьт

силицированнь1х

слоев

и-причинь1

их.возникновения

6уду'

рассмотрень|

нами

них(е.

3десь

х<е

необходимо

вкратце

рассмотреть

те

и3менения'

которь!е

вно"_

сит

оттеснение

углерода

кремнием

структуру

подслоинои

зонь|.

|'13вестно,

нто

кремний

оттесняет

углерод

настолько

интен|ивно,

что

при

борировании

кремнисть1х

сталей,

напрц-

мер,

имеет

место

своего

Рода

<<внутренцее

силицирование>>

|2?7,

27в]:

вь1тесненнь:й

бором

кремний

со3дает

обезуглеро1

йенную

йодборилную

зону'

состоящую

из

фаз

а,',

концен_

трация

кремния

в которой

4-5

раз

превосход1|т

среднее

содержание

его

в стали.

Бь:сококремнистая

зона

оказь|вается

как 6ь:

<<за>катой>>

ме}кду

зоной

боридов

вь]сокоуглероди_

стой зоной.

Ёечто

подобное

имеет

место

при силицировании

легированньтх сталей

мартенситного

класса:

мех(ду

слоем

ста_

билйого вь]сококремнистого

феррита

и зоной

сосредоточения

оттесЁенного

крейнием

углерода

ока3ь]вается

(при темпера-

туре силицирования)

полоса

аустенггга,

содер}кащего

кремний

концентрации,'недостаточно

вьтсокой

для

создан""

*р**".1.

141

стого

феррита'

но

в то

х{е

время

настолько

больптой,

что

при-

сутствие

кремния

приводит

миграции

углерода

в лех{ащие

глубх<е

слои

металла.

доэв'е*т6идйых

нелегированнь1х

ста-

лях

эта

полоса

отличается

от

ле}|(ащей

них<е

науглеро:кенной

19:т

(по

структуре

охлах{денном

состоянии)

отсутствием

перлита

наличием

столбчатьтх.

зерен

феррита'

-;й;;;;.'-

щих

зернам

слоя

стабильного

ф.рЁ|].

_(поёледние]

й'-,'д'-

мому'

являются

для

первь1х

матри1тё*;.

6днако-;;;ъ;;;

рактерно

строение

непосредствейно

пфмьткающ"а-

[

фф'"у

:::'!, 1^:::лей

мартенситного

класса.

б'тес"е"'Ё

у.'.Ёй1

этои

3оньт

приводит

резкому

сни'{ению

прокаливаемости,

поэтому

сталей,

легированных

3начцтельнь]м

количеством

::^":1ч:Рщ"*

прокаливаемость

элементов

(сг,

й!'^

ш,'й;1,

с-о0ственно

сили.}ирчов1::щ

феРритнь:й

сло-й

отделен

от

серд-

:::-чт

прослойкой

перлита

(:ис.

А\.

оп'с,'й]'Б

й,й"".

0ь|;|0

3амечено

некоторьт}1и

авторами

[|60,

279]

при

бориро_

вании

сталей

с помощью

лиффу6ионнь]х

источников

больтшой

мощности

(газовое

1-э1ектгойййое

борирование)

;

его

следует,

по-видимому'

о)кидать

при

нась!щении

сталей

названньт* -Б.',-

вов

неметаллическими

элементами

вообще

(в,

5;ъ_;_;р';.

||ри

силицйровании

ни3ко_

среднеуглеродисть1х

конструк-

ционнь]х

сталей

оттеснение

углерода

процессе

насьтщения

приводит

образованию

цереходной

от

д;ффу3и'""'.'-.''"

(слоя

кр.емнистого

феррита)

о_сновному

металлу

зоньт,

обо_

гащенной

углеродом

(рис.

43).

Р{а

сталяй

с о,з-450/9

€'пере-

ходная

зона (при

охла)кдении

с температурь1

силицирования

на

во3духе)

практинески

ли1пе}.та

феррйта.

пр".у'.""й"-й

'._реходной

3оне

повь11|]енного

содер>к6т!ия

углерода

и кремния

приводит

к более

интенсивному

росту

аустенитного

зерна

(рис.

{3).

Рис. 42.

Фбразование

перлитной

прослойки

между

феррл!тнь!м

слоем

и ос-

новот}

при

сил11цировани^и^

мартенситной

стали.

сь;;т1';-1'1о!!ё,'^ь''.,

расплав

(50$

\а€1*50%

Ба€1:)+30}'

ц!.{

1_--

142

Рис.

43.

€троент;е

зо!|ь|'

<(переходной>

от слоя

кремнистого

феррита

к основ-

пому металлу

(сталь

45)

@собого

внимания

3аслу)кивает

вопрос о

ра3мерах

и ха-

рактере

влияния

концентрации

углерода

на

глубину силици-

рова}|ного

слоя. Авторьт

[230,

281], изунав1!]ие процесс бори-

рова!{ия'

утверх{дают'

что характер влияния

углерода

на

ско-

рость

диффу3ии

всех неметаллических элементов

аналогичен.

Авторьт

[281]'

частности, считают' нто

функция

глубина

слоя-содержание

углерода

имеет вид прямой пропорции.

н. с.

[орбунов

[202]

проводит линию 3ависимости глу6ина

слоя-концентрация

углерода

как прямую

(рис.

44,4), несмот-

ря

на отклонения точек

1т

прямой

(по-видимому,

автор

[202]

считает эти отклонения

следствием неточностей

опь:та).

9в-

нь1е следь]

<<спрямления>>

носит аналогичнь1й

график

и в

моно-

графии А. Ё. &1инкевича

|237}

фпс'

44'

б),

хотЁ здесь Ф[

|{т!1€;

ет

у)ке

не прямолинейньтй, а параболический характер.

Автор

[282]

рассматривает

причинь! пара6олинеского

ха-

рактера функции

глубтлна слоя-концентрация

углерода

приходит

вь1воду'

что

основная причина состоит в

следую-

щем.

|{ерераспределение

углерода

при силицировании с

диф-

фузионньтм

оттеснение]\,1 его

глубь металла

подчиняется

тем

}ке

закономерностям'

что

лтобой процесс

диффузионного

нась1щения' т. е. представляет собой нечто вроде

<<внутренней

цементации''.

|1р" температурах

вь]1ше

900

"с,

обьтчно приме-

няемь!х

для

с14лиц1\рования, с

одной

сторонь1' весьма

бьтстро

(в

тенение

десятков

минут)

полностью

заканчивается

рекри-

сталлизация

аустенита,

роль

гранинной

диффузии

пере-

распределении

углерода

резко умень1пается

соответственн0

143

0б

с:А

ц0

с,%

Рис. 44'

8лияние

содержания

углерода

стали на

глубшну

силицированног(,

слоя|

данные

Ё.

|орбунова

|2Ф|;

данные-А.

Ё. минке|ина

[237|

умень1|]ег!ию

суммарной

протя}кенности

самих границ

аусте_

нитного

3ерна. 6

другой

сторонь|'

объемь|

названнь!х

границ

достаточно

вь1сокоуглеродистой

стали

дол)кньт

бь:ть

:тасьт_

щень]

углеродом

у)ке

до

степени

предела

растворимости.

по-

этому

поскольку

0корость

лифф_узии

углерода

по телу.3ерна

невелика'

повь11пением

общей

его концентрации

стали

во3мо)кность

оттеснения

углерода

объемьт'

отстоящие

от

гра-

ниць1

силицированного

(ферритного)

слоя

более чем

на три-

четь1ре

его глубинь|'

практически

совер1ценно

исчезает'

]]е|и.

рование

стали

любьлм

элементом

карбидо-

некарбидоо6ра_

зующим'

металлическим

и неметаллическим

вообще

нась1щает

границь|

3ерен твердого

раствора

(с

или

у)

этим

'элементом

и соответственно

сних(ает

степень

неравномер-

ности

р39цР-едцении

углерода

*1т<А}

телом

3ерна

его

границей

[2в3].

!,ля

неметаллических

элементов

это вьтра)ке-

но

3начительно

слабее,

чем

для

металлов-карбидообразова-

телей,

однако

в.аустените кремний

вь|тесняет

углерод

с границ

в тело

3ерна (и,

следовательно'

тем

больгце

йрепятствует

перераспределению

углерода'

чем

вь1||]е концентрация

послед-

него в

стали)_

3н-ачительно

интенсивнее,

чем

фёррите.

Авторь:

[284],

по-видимому'

впервь1е

исследовали

вопрос

о том'

как изменяется

перераспределение

углерода

в стали

при

увеличении

глубиньт

силицированного

слоя

(например,

при

увеличеции

температурьт

и продол)кительности

нась|ще-

ния).

Фказалось'

нто

функшия

сохраняет

качественно неи3мен-

ньтй

параболический

характер'

йри

этом

максимум

концен-

трации

углерода

перемещается

в глубь металла

соответ_

стве}{но

перемещению

границь1

ферритного

слоя.

Авторьт

|277,285]

справеллйво'указьтвают'

что

к бориро-

ванному

слою необхс'димо

причислять

не только

объемьт во}туц-

144

3и

поверхности

металла'

но

и всю

зону структурного

вл|1я*1!1я

диффунлир}ющего

бора.

3то

утвер>кдение'

по-видимому' имеет

смь!сл

распространить

на

силицирование

стали'

т. е.

в по-

нятие

<<силицированньтй

слой>>

необходимо

включать:

слой

силицидов

(*аще

всего

с[,_сверхструктурьл),

слой

стабильного

Рь|сококремнистого

феррнта,

подслой

легированного

кремнием

аустенита

(при

охлах{дении

превращающегося

ни3коу.гле-

родисть|х

сталях в

феррит

со

столбчать|ми

3ернами'

в сталях

мартенситного

класса-в

прослойку

перлита)'

3ону

повь!_

|1|енного

содер}кания

о,|,тесненного

и3

лех{ащих

вь1|ше

кремни-

сть:х

объемов

углерода.

[лубх<е

этой

3онь|'

собственно'

рас-

полагается

сердцевина

металла'

состав

и структура

которого

остались

неизменнь|ми.

Б приведеннь|х

вь1]ше

данных

ра3личных

авторов

влиянии

углерода

на

глубину

силицированного

слоя

обращают

на

себя

внимание

значительнь1е

расхо}кдения

как

количественнь|е'

так

качествен{{ь|е'

} нас

не вь|зь1вает

сомнений,

что

причинь|

этих

расхо>кдений

бь:ли чисто

методическими:

авторьт

йсполь_

зовали

для

исследований

наборьл

сталей,

в которь|х

при

пере_

ходе

от

марки

к марке

и3менялось

не только

содерп{ание

углерода'

но

плавочнь!е

характеристики'

концентрация

пр|1-

месей

т. п.

€ этой

точки

зре}{ия

представляет

интерес

при-

менение

метода

образцов

перемецного

состава'

предлох{енного

акад.

€' А.

3ектцинским

1944

г.

[2в6]

и затём

развитого

работе

Б. Федорова

[287].

}1ето}ц

о6разшов

,'"р"ме""о.'

состава

заключается

в том'

что и3учен|4е

влпяъ1|1'я

концентра-

ции

какого-либо

элемента

на процессь:

лиффузионного

нась1-

щения

прои3водцтся

на

образце,

у)ке

-г]редварительно

п0д-

вергнуто!и

нась1щению

этим

элементом.

Ёапример,

для

и3у-

чения вл_ияния

углерода

на

с}|лицирование

стал\4

цилиндр

из

}келеза

Армко

подвергается

глубо:<ой

цементаци|1

рад|1аль-

ном

направлении;

затем'

разре3ав

цилиндр

на

плоские гшаг]-

бьт,.. производится

их силицирование

в направлении

образуто-

щей.

1ак как

и3менение

содер}кания

углерода

бьтло

у>ке

опре-

делено

ранее

послойньтм

химическим

анали3ом'

и3учение

микроструктурь|

(с

определением

глубиньл

силицированнь]х

слоев)

одного

нась]щенного

обра3ца

содер}канием

углерода'

и3меняющимся

плавно

в пределах

от

0,07

до

!,20|9'

по3воляет

определить

влияние

углерода

на

глубину

силицированного

слоя

с недоступной

ранее

точностью.

:}1етод

образцов пере_

менного

состава мо)кет

применяться

при

и3учении

влияния

на

процессьт.

химико_термической

обработки

любого

легирующего

элемента

том

интервале

его концентраций,

где этот элемент

не образует

с нась1щаемь1м

металлоп!

соедицений

фиксирован-

ного

состава

со

скачкообразно

и3меняющейся

концентрацией.

|,1звестно,

например'

что

>келе3о

образует

твердые

растворБ!

]пироком

концентрационноп{

интервале

ва>кнейгшими

леги-

10.

3ак'

145

рующими

эл,емецтами:

€г, \|,

й:_:,

!, 5!

(благоларя

этому

они

и применя1о'гся

для

легирования

стали).

6сновньтми преимуществами описанного

метода

явля-

ются:

вь1сокая точность

относительнь1х

результатов,

обесг(ени-

ваемая

проведением

всех и3меренгтй

на

одно]!1

обра3це,

что

устраняет'

например, Рлияние

разлиний

в содер){{ании

неиз-

бе>кнь:х примесей

ра3личньтх

марках

сталей; весьма

вь|сокая

ра3реп!ающая

способность'

так как

для

иссл'едования

предо:

ставляется

практически

непрерь|вньтй

набор сплавов со сколь_

1(о

угодно

маль|м

различием

по составу.

8динственнь|м

возра-

жением против

применения

этого

метода

мо)кет

бьтть то,

нто

в процессе вторичного

насыщения (например,

силицирования)

]!1о>кет произойти

диффузионное

рассась|вание углерода

глубь металла, и

количестве[|нь|е

ре3ультать|

измерений в не-

которой

степени станут менее

точнь1ми.

Фднако основ}!ое

преимущество ]!1етода

наличие непрерь1вного

спектра

спла-

вов

плавно и3меняющегося

состава-при

этом сохраняется.

|( тому

){<е при небольгпой

продол}кительности

нась1щения

2-3

час

цементованньтй

слой не мох{ет

приниматься

3а

сколько.нибуАь мошньтй

диффузионньтй

источник'

рассась|ва_

ния

углерода

и3 него практически

не происходит. Б еще мень_

т.цей

степени

такое

рассась1вание угрох{ало

бьт слоям, ь!ась1-

щеннь1м

металлами

(например,

хромом).

3то

бьтло

нами

под-

твер)кдено

совпадением

даннь]х'

полученнь!х

помощью

образшов переменного

состава

на наборах сталей

ра3лич-

нь1м содерх{анием

углерода.

Результатьт,

полученнь|е нами методом

образцов перемен-

ного

по

углероду

состава' приведень|

на

рис.

45.

Фчевидно,

Рис.

45.

Блияние

углерода

на глубину силицированного слоя:'.1

-электро-

'.и3ное

силицирование

(расплав

$а25!Ф3, 1050'с, |

час,

0,20 а|ом2|;

жидкостно'е

силицироват:иё

(расплав

35о/о \аэ5|Фз+ 15у0 5!с+28о/9 \а€1*

*220Б

3а(\э,-950-"с'

6 нас);

3_силицирование

в порош!кообразной

смеси

(8бо/9

€и75+10}6

ш!амота

+5%

шн4с!, :0Ф"€,4 исс)

146

метод

силицирования

не

влияет

на характер

тормох(ения

углеродом

процесса

нась|щения.

Фднако

наиболее существен-

ной

особенностью

полученнь]х

зависимостей

являетсй

нал"чие

на

кривь1х <<г{лФ[дд11ц>>:

наиболее

3начительное

влияние на

гл_убину^.Аиффузио:+тлого

слоя

углерод

оказь1вает

между

0,05 и

0,2

вес.0/91

его

содер)кания,

прй 0,6--1,2о|0

€ влияние

"Ё'

'е"е"

9щутимо'

но

так}ке

значительно'

в то время

как

в интервале

о,2-0,50ь

углерод

-практически

не

влияет

на глубину-

сили-

цированного

слоя. €пециальнь|е

исследования

показали'

что

при нась1щении

стали

другими

|{еметаллическими

элемента_

ми

бором

фосфором

(принем

не3ависимо

от того'

пред-

ставляет

ли

собой

полуненньтй

слой легированную'0-фазу

или

соединения

боридьт,

фосфидь:

цл^

сйлтлциды)

*'р"''""р

вл|4яния

углерода

остается

качественно

аналогич1{ь1м'

а коор_

динать1

<<площадки>>

практически

неи3меннь|ми.

||о_видимо_

му,

причиньт

образования <<площадки>>

ле}кат не

особенностях

механи3ма

лиффузии

того

или ]{ного

йемета.'тлического

эле-

мента в аустените,

а в самой

природе

этого

аустен.ита.

|!о на1пему

мнению'

полуненйьтй

характер

и3менения

глу-

6иньт

силицированного

слоя

обрловлен

осо6енностями

пере-

Рас-пр%ч9ния

углерода

при

силицировании.

(ак

указь:вает

3айт

[266]

<<оттеснение

компоненть|'

первоначально

равно-

мерно

распределенной

по образцу,

диффундирующей

извне

компонентой'

является

не

чем

инь]м'

как

диффузией

при

нали-

чии

градиента

активности,

образовав1|]егося

3а счет проник_

новения

третьей

компонентьт>>.

[радиент

активности

углерода

ра3личнь1х

х{еле3оуглеродисть1х

сплавах

ра3личен.да)ке

при

одном.

том

х{е

ре)киме

нась1щения.

Аеходя

и3 полученнь|х

даннь1х,

мох{но

ох<идать,

нто

при

увелич9нии

содер)кания

углерода

стали

градиент

его

активности (при

прочих

равнь]х

у-словиях)

и3меняется

не линейно,

по более

сло>кному

закону.

[ругой

характерной

особенностью

перераспределения

угле_

рода

при силицировании

является

довольно

сильная

концен-

щационная

3ависимость

коэффициента

лиффузии

в аустените.

[иффузионная

подви}кность

углерода

в Бь!сокоуглеродистьлх.

сплавах' как

известно'

заметно

вь11пе'

чем

в ни3коуглероди_

стьтх.

€оотно1пением

этих

двух

факторов

и определяется

ки_

нетика

формирования

силицированного

слоя на

углеродисть1х

сталях.

Ёасьтщение

поверхг1ости

углеродистой

стали элементом'

пони)кающим

растворимость

углерода

в аустените'

приводит

к вь|теснецию

углерода

не

только

и3 слоя

стабильного

феррита,

но

и3

довольно

3начительной

по

глубине

подслойной

зоньт.

результа'те

оттеснения

углерода

из

поверхностнь1х

3он и

сних{ения

растворяющей

способностй

аустенита

подслойной

3онь|

появляется

возмо}кность

достигнуть

предела

раствори-

мости

углерода

в нем

у)ке

тогда'

когда содер>кание

углерода

10*

147

самой

стали

не превьт1шает

0,50/9.

[!ока

предел

растворип{ости

углерода

не

достигнут'

нет необходимости

отводе

его

в г,пубь

металла:

поскольку

содер'(ание

углерода

сердцевине

слух(ит

препятствием

для

поступления

его из

подеяойной

зонь|

ли1пь

в случае

|1ал14чт4я

такой

необходимости'

становится

понятнь1м,

почему

до

0,57о

€ концентрация

углерода

на глубину

с|1лиц|1,-

рованного

слоя

не

'влияет. 3

более

вь1сокоуглеродистой

стали

под тонкой

малоуглеродистой

3оной возникает прослойка,

ко_

:ор9+

пРоцент

углерода

близок

к пределу

растворимости'

диффу3ионное

перемещение

этой

области

затрудняется тем

сильнее'

чем

более

ъь|сокоуглеродистая

сталь подвергается

нась!щению

и чем'

следовательно'

толще

эта

углеродистая

3о-,

на.

3то вь|зь1вает

довольно

ре3кое

тормох{ение

йроцесса

на-

сь|щения'

Бьтстрое

умёньшение

глубинь:

диффузионнь1х

слоев по ме_

ре

во3растания

содер)кания

углерода

в сталях низкоуглероди-

сть|х

от

0,05

до

0,20|1 €

мох;но

объяснить

тем' что

бьгстрьтй

диффузионньлй

отвод

углерода

и3

углеродистой

части

подслоя

затруднен

не вьтсокой

его концентрацией,

а, наоборот'

тем' что

она еще

сли1|]ком

ни3ка.

}_глерод в этом

случае, по-видимому}

не

лиффунлирует

отдайенньте.

от слоя

объемьт

йеталла,

накапливается

подслое'' так

как

для

рассась1вания

этого.

углеродистого

подслоя

градиент

концентрации

углерода

еще

недостаточно

велик

и не

обеспечивает

отвод

углерода

в глубь'

металла

со

скоростью,

равной

или

больтпей

скорости

роста

диффузионного

ферритного

слоя.

Блияние

углерода

на

скорость

силицирования'

по_видимо-

мому,

не проявлялось

бьт столь

ре3ко

в случае наличия

воз_

мо)кности

вь1деления

части

углерода'

сосредоточенного

в под_

слойной

вь|сокоуглеродистой

зоне, в виде

карбида

(нто

имеет

место'

например,

при борировании

вьтсокоуглеродисть|х

ста-

лей).

[1ри

силицировании

фосфорировании

это' очевидно'

невозмо)кно.

Бозникновение

опиёанной

<<площадки>>

имеет

определенное

практическое

3начение:

появляется

возмо}кг|ость,

нё

умень|пая

скорости

нась!щения'

подвергать

силицированию

довольно

вь1сокоуглеродисть|е

стали (это

относится'

как

булет показано

ни}|(е'

и к сталям

легированньтм),

обладающие

повь11|]еннь1ми

механическими

свойствами'

т.

е. сочетать химическую

стой-

кость

поверхности

деталей

с механической

проньтостью

серд-

цевиньт.

Бсе

сказанное

может

бьтть

отнесено

не только

к силициро-

ванию

сталей,

но }|

борированию,

алити[ованию;

фосфори-

рованию.

|1рименительно

к нась|щению

стали

кремнием

поло-

}кения' сходнь1е

с излох{енньтми

вь!1пе'

вь1ска3ь1вались

и3вест_

нь1м

специалистом

по

силицированию

Фитцером

[288]'

пока3ав1!]им;

9тФ

с повь]1пениеп{

содер)кания

углерода

стали

|4в

глу6ина

силицированного

слоя медленно

умень1пается

до

тех

пор,

пока

концентрация

углерода

не становится преде.пьной

(Аостатонной

для

созд}ния

спло|пного

перлитного полслоя).

14меющиеся

в литературе

сведения

влиянии

содерх{ан11я

углерода

стали

на образование

пористой 3онь1

с'_фазьт

состава Рез$!

силицированно}1

слое немногочисленнь]

и не_

достаточно

убедйтельньт.

1ак,

по

даннь1м

ят|онских

авторов, на которь1е

ссь]лаются

А. Ё. }1инкевин

[237],

А.

в' €мирнов и 3. }1. |{ереверзев

[229],

повьт1пение

содер)кания

углерода

стали

рас1|]иряет

интервал

температур

беспористого

силицирования и

сдвигает

них(нюю

его границу

в сторону несколБко

более низких температур

от

\200-|220'€ (при

0,150/о: €)

ло

1060-1200'€

(при

1,1у0

с).

|1олунение

беспористого слоя связь1вают с завариванием или

3аплавлением

во3никающих

пор

при проведении

€|4ли(и!оваг

ния в6лизи температурь1 плавления силицированного

слоя.

[22э1.

|-[о натшему мнению' получение беспористьтх

слоев при

вь|-

соких температурах с].|лицирования связано не столько

с 3а_

вариванием

и 3аплавлением

пор' сколько

умень!пением

веро_

ятности их образования. Ф6ласть существования

с'-фазьт, как

бьтло

показано вь11пе'

сух(ается

при

повь1(пении

температурь|

сдвигается в сторону больтшей

концентрации

кремния.

Фдно-

временно

умень1пается

степень

упорядоченности

о'-фазь:. 3ти

факторьт

приводят'

с одной сторонь]' к

меньшей

концентраци_

онной зависимости коэффициента

лиффузии

кремния

в х{елезо_

кремнисть|х сплавах

и, с

другой

к сблих<ению парциальнь!х

коэффициентов

диффу3ии

)келе3а

кремния'

а следовательно'

умень1!]ению

во3мох(ности

образования

диффузионнь1х

пор

слое.

3 связи

с отсутствием

растворимости углерода

в Ре35!

наличием

дополнительного

6арьера,

препятствующего

про_

никновению

углерода

поверхности

образца в

зону с'_фазьт,

в виде

практически не

растворяю11{его углерод

слоя кремни-

стого

феррита'

которь|й отделяет

а'-фазу от содерх(ащей

угле-

род

сердцевинь1, не

следует связь|вать

описанное

вь|11]е влия-

ние содерх{ания

углерода

стали на

температурньтй

интервал

беспористого

силицированйя

со

сни}кением температурь1 плав_

ления силицированного

слоя

увеличениеп{

конце!-1трации

углерода

стали.

|1о

натшим

данньтм'

углерод

не оказь1вает

3начительного

влияния

на толщину

пористой

зоньт

с'-фа3ь1 силицированного

слоя.

(ак

бьтло

показано

вь]|'пе, в

случае электролизного

сили-

цирования

при

темп.ературе 950

"с

расплаве

вь:сокой

актив_

ности

(7б0/9

\а25!Фз*250/о

\а€1) пористь1е

слои

с'-фа3ь!'

ма-

ло

отличающиеся по толщине,

формируются

на

х{еле3е

Армко

стали 45. |1ри 1050'с

и времени насьтщения

от

0,5

до

час

149

на

}келе3е.$гу.' получень1

более

толсть|е

слои

а,-фа3ь1'

чем

на

стали

45.

|1овьтп.тение

температурь1

нась|щения

,ц'о

::оо,с

привело

резкому

умень1пению

толщиць1

пор}1сть|х

3он

на х{е-

лезе Армко

стали

45.

Ёа

рис.

приведеньт п/1икроструктурьт

силицированного

слоя'

полученного

на

цементированном

образце

'{елеза

Армко

(с

переменной

концентрацией

углерода

от'

0,06

до

|,2о|6)

вь:-

сокоуглеродистой

ферритной

областях после электроли3ного

нась1щения

расплаве

мсносилцката

натрия

с 10 вес.},

\аР

при

температуре

1000'с

за 2 час.

€илицированнь:т]

слой со_

стоит

из пористой

зонь1

упорядоченного

твердого

раствора

с,,'

располох{енной

на

поверхности

образпа,

и ёлабо

развит6й

зо_

нь1

с,_твердого

раствора'

примь1кающей

к сердцевине.

3ерна

с'-фазьт имеют

игольчатое

строение

и ориентировань|

перпендикулярно

поверхности

образца.

|[ористость

зоньт

Ре3$!

3аметно

и3меняется

по

'глубине

слоя. |1аи6олее

ра3витая

об-

ласть

пор

располо)кена

гора3до

бли>ке

к слою

о-фазьт, чем к

поверхности

образца,

как

ферритной,

так

и в

вь1сокоуглеро_

дистой

части

цементированного образца.

1олщина

с|роение

зон

с'-

г:

с'-фаз силицированного

слоя

при изменении

концент_

рации

углерода

от 0'06

до

1,37о

Р]зменяются

не3начительно.'

|1ри

сил-ицировании

среде

галогенидов

кремния

инер-

тного

га3а

[288]

лоэвтектоиднь|х

сталей

серАшевина

образцов

обогаттцается

углеродом'

так как

ферритная

прослойка

под

слоем

Ре35! вьттесняет

углерод

глубь образша.

} заэвтекто-

иднь|х

сталей гетерогенная

реакция

образования

Рез5! опере-

х{ает

образование

кремнистого

феррита,

поэтому

углерод

не

перемещается

сердцевину

о,г поверхности'

а вь|деляется

в виде

графита

в слое

Рез5|

(на

ста.ци

с 1,40|1 €).

}становлено

наличие

карбидньтх

вьтделений

на

гран!|цах

столбчатьтх

3ерен

ферритного

диффузионного

слоя тонкого

стального

образца с

0,30/9 €,

после

того как

оставгшейся

узкой

аустенитной

зоне

сердцевиньт

дос-тигн_ута

предельная

раств0ри}1ость

углерода.

|1о

данньтм

[298]

скорость слоеобразованид

Рез5{

пр}г

оди-

наковь1х

условиях

силицирован!|я

тормозится

повь|1пением

содер)кания

углерода

до

0,6-1,00/о. [|ри

больтших

содер)каниях

углерода

скорость

образования

слоёв

Ре35{

увеличивае1,ся'

углерод

остается

слое

а'-фазьт в виде

графита.

€лои Рез51

на вь!сокоуглеродисть|х

сталях практически

не

имеют

техни-

ческого

3начения

и3_3а плохой

сцепляемости

с серлшевиной.

||о *".",'

3 Фитцера

''};';;?;;;й"::;:

больгший технический-интерес

представляет

силицирование

ле-

гированнь1х сталей.

{ром,

алюминий

и титан

позволяют

3на-

150

чительно

увеличить

окалиностойкость

силицированп-лой

стали.

.[|егирование

сталей

для

силицирования

хромом,

молибденом

титаном

оказь|вает

Ёолохсительное влияние на антикорро3и-

оннь1е

свойства

силицированнь]х

слоев

[2в8].

Б литературе

имеются

сведения

и о том,

что хром предотвращает

образо-

вание

лиффузионной

пористости

и пор

травления

силициро_

ванном

слое

при газовом

нась1щении

|229'

288].

работе

[289]

впервь]е

проведено систематическое

иссле-

дование

ра3дельного

вл11ян|4я

лег|.1рующих элементов

на про-

цесс

силицирования. €илицированию

подверга.пись

специально

вь1плавленнь1е

стали' легированнь1е

!1арганцем'

хромом'

воль_

фрамом,

молибденом'

никелем, медью,

алюминием и кремнием

(концентрация

легирующ{1х

элементов

указана

в табл.21). €о_

дерх{ание

остальнь]х элементов во всех

исследованнь1х

сталях

находилось

следующ]1х

пределах:

углерод

-0,37-0,430|9,

марганец

-0,64-0,760/9

(за

исклю({ением сталей

40[ и 40г2),

кремний

-0,30-0,42010

(исклюнение

составили

стали 40€

40с2)'

хром

0,06-0,!20|1

(исключая

стали

40{,

и 40{,2),

се_

ра

0,017-910307-0,

фосфор

0,021-0,400/0.

Ёа

рис.

46, а,

б представленьт

ре3ультать|

исследован|{я'

полученнь|е

при электролизном

}кидкостном

способах нась1_

щения.

3лектролизное силицирование

провод|1лп

расплаве

моносиликата

натрия

добавкой

200|о

3а(1у при температуре

1050'с

и плотности тока

0,2

а| с.и2

в течение

мшн.

)(идкост_

ное

безэлектролизное

силицирование

проводили

при темпера-

туре

950

'€

в течение

цас

расп!аве

моносиликата

натрия и

300/9 карборунда.

Аля

повьтгпения

}1{идкотекучести ванну

на-

половину

раз6авляли

смесью хлористь1х

солей

(557о

Ба€1а+

*459о;},1а€1).

(оличественнь1е

даннь1е,

полученнь]е

при электроли3ном

# х<идкостном

процессах

силицирования'

хоро1по

согласуются.

[{римененнь1е

расплавь1

ре)кимь|

нась!щения

обеспечили по-

лучение

на всех

образт{ах

беспористьтх

ферритньтх

диффузиотт_

нь[х

слоев.

(ак

видно

и3-рис. 46,

добавки

вольфрама,

хрома и

особенно

молибдена

приводят

к наиболее

сильному"

увеличению

глубинь:

слоя кремнистого

феррита.

Б тош: }ке

направлении'

но

несколь-

ко слабее-

действуют

марганец

и кремний.

[о6авки

меди

алюминия

практически

не и3меняют

глубинь1

слоя'

никель

несколько

умень|'пает

ее. €ледовательно,

легирующие эле-

менть|'

замь!кающие

у_область

}келе3а'

увеличивают

глубину

силицированного

слоя среднеуглеродистой

стал|1, при этом

введение

сильнь1х

карбидообразователей

действует

более

эф-

фективно,

чем

добавки

некарбидообразующих

элементов.

3лементьт,

рас1|;иряющие

у-область

)келеза и в

то )ке время

не

являющиеся

кар6идообразователями

(никель),

умень1пают

глубину

слоя'

151

€

с0аер)л4!{се

леацру/ощцх

алсментоц%о

Рис.

46.

Блияние

легирующих

элементов

на глубину

силицированного

слоя

ср^ед!еуглеродистой

стали

(0'{о/о

€):

электРол|13ное

силиц!1рованпе

(1050'с,

цас,

0'2

а|см2);

-б

)кидкостное

силицйрование

(950

.(,'6

иас)..

_.&1о;

-(г;

3-5!;

-|4п;

5-$/;

6-А.1; 7

-(.ш;

8-ш!

Ёа всех

исследованнь|х

сталях

силицированнь1й

слой

имел

столбчатое

строение и представлял

собой

0-твердьтй

раствор

кремния

в х{еле3е.

3 некоторь:х

легированньтх

сталях обнар1г_

)кень1

аномалии

в строении

подслоя

(перехоАной

зонь:). Ёа

сталях 40\2

и 40!,5 непосредственно

под силицированнь!м

сло_

ем

располох{ена

перлитная

прослойка

толщиной

30-40 мк, в

то время как сердцевина

п0сле

охла)кдения

на воздухе

имела

мартенситную

структуру.

14з

данньтх

табл.

2! следует'

что легирова|{ие

стали

(в

ис-

следованнь|х

]{оличествах)

мало

сказь|вается

на микротвердо_

сти

силицированного

слоя'

полученного

при .)кидкостном

сили-

цировании'

последняя

на всех

исследованнь|х сталях

находит_

ся

в пределах

300-400

к||мм2..&1о:кно

лишь

отметить

тенденцию к некоторому

повь11пению твердости

такими

элемен-

тами' как

никель'

медь'

марганец,

хром' молибден (в таблице

152

\ а6лпца

40с

40с2

40г

4ог2

40х

40х2

40н

40н2

40д

40м

40ю

40в

40в2

},[п

.]!1п

€г

(г

ш!

ш'

(ц

€ц

}1о

,&1о

А|

А1

о\

ъ*

ч0с2

орв

2,08

1,0

2,23

0,9

2,04

0,84

1,76

0,34

0,65

0,33

о,62

0,53

1,09

0,89

2,03

(082

40хъ'

4012

>ъ

!д{ь

в-

ц!0

ц08

р 0 с с г0

я !1

!!с

от п00ерл

поста,

нм

330

325

365

3ю

380

390

350

370

435

400

боо

370

3ю

315

боо

3Ф

310

приведень|

средние

значения

микротвердости

слоя). |1о

мере

удаления

от поверхности

микротвердость

силицированного

слоя

плавно

умень1|]ается

от

600_400

до

250-300

к[

|мм2

(рис.

47,

а,

б)

||ри

электроли3ном

силицировании

легирующие

элементь|,

сух(ающиет_область

)келе3а (}1о,

\[, €г),

споёобствуют

уме|1ь-

об

600

200

600

Рис.

47. !4зменение

1!1икротвердости

по глубин9

слоя кремнистого

феррита

на

легированнь!х

сталях.

3лектролиз-\аз5|Фа,

1050ас,

\ час, 0,26'а|см2

153

40/л

10|/

\*"

\21

\!,

250

(

.\.

}г

\э

_-1

1",

,'а$$*,#,',/,]]ъ''',!*',''?!,^

!ис.

48.

8^лия_н-ие^легиру|о.!|(их

элементов на

формирование

3онь1

с,-фазьт.

Расп.тав

800/о \аэ5|Фз*209о !.,]а€|,

1000

"с,

нйс,'0,3'а|

слс'2..

1-,&1о;

€г;

3-\[; /-полная

глубина

слоя;

_глубина

слоя

о-фазы

1пению толщинь1

пористой

зоньт

о'-фазь: в

си.']ицированно]{

слое

(рис.43).

Ёесколько

по3днее

нами

бьтли проведень1

исследования

влиян|1я

легирующих

элементов

более

11]ироком

интервале

концентраций

на глубину

и строение

силицироваЁтного

слоя

при >кидкостном

нась1щении

расплаве

х,цористь|х

солей

до-

бавкой

силикокальция

при температуре

1100'€

и времен:т

нась]щения

6 час. !,имический

состав

исследованньтх

сталет]

приведен

в та6л.

22.

!,ля

установления

влияния

легирующих

[

аб лица

.?\,!арка

стали

'".',''*".

элемент

€одержание

углерода' %

,39

о,37

0,36

,36

0,37

0,38

0,37

0,38

0,39

0,37

0,39

0,40

0, 37

(юдержание

легирующого

элемента'

о/9

40х

40х2

40хз

40х5

40м(0

40м(1

4ом2

4он2

40н3

40н5

0,81

2,0о

4,94

0,63

,14

,71

'0о

2,95

5,00

,91

2,73

3,80

4ос2

40с3

4ос4

€г

(г

./[о

,&[о

}1о

ш|

ш!

154

155

элементов

на

глубину

слоя

как

0-,

так и

о,_фазь:

силицирова-

ние

проводил|1

в ванне'

обладающей

вьтсокой

активностью

не

исключающей

об^Разования

пористой

зонь:

с'-фа3ьт на стал|4

40, состоящей

из

95%

3а€1:

и 50/6^!х|а€1

добавкой

300/9

силико-

кальция.

Ёа

рис.

49,

а,

приведень1

даннь]е

по влиянию

легирующих

элементов

на

глубину

зоньт с.твеРАог9

раствора

кремния

железе (а)

и слоя

о'-фазьт

состава

Ре351

(б).

|лубина

слоя

с-фазь:

при легирован|ти

стали хромом'

молибденой

и кремни-

ем

повь]|{]ается

увеличением

содерх(ания

легиру|ощего

эле_

мента.

Ёаибо.пее

инте}{сивно

повь11пает

глубину

сйоя

молибден.

|[рилегировании

хромом

интенсивное

-повьтшение

глубинь:

слоя

наблюдается

лишь

интервале

0-3%

6г,

интерв!ле

от

до

5о/6

(г

глубина

о-фазьт

практинески

не

изменяется.

}вели-

чение

содерх(ания

кремния

в стали

до

30/о

приводит

к повь11пе-

нию

глубинь|

слоя

0-фа3ь1, но

с гораздо

меньтпей

интенсивно-

стью'

чем

в интервале

3-4о|1

5!.

Ёикель

при

содер}<ани\4

до

2}9

несколько

увеличивает

глубину

слоя

с-6азьт,

^при

более

вьтсоких

кон(еЁтрациях

пони}кает.

1олщина

слоя

Ре35!

на обра3цах,

легированнь|х

никелеп/],

хромом

и молибденом'

умень1шается

с повь11пением

содер}ка-

ния

легиру1ощего

элемента

'тали

(рис.

49, б)

. .[|егирование

та{ч

кремнием

приводит

ре3кому

увеличению

толщинь1

сл0я

Рез5!.

Ёа

рис.

представлень|

микроструктурь|

силицированнь1х

слоев

на

среднеуглеродистьтх

легированнь]х

сталях.

|{о

своему

строению

они

практически

не

отличаются

от

силицированнь]-х

слоев

на нелегированнь]х

сталях.

Ёа

рис.

показано

влияние

температурь1

и времени

на

глубину

и строение

силицированньтх

слоей

на

ёталях

40,40н5,

а 4

€о 0срнс

анае лс

цр9//оццх

аламенто0,%

Рис.

49.

Блияние

легирующих

элементов

на толщину

3он

с}|лициоованного

слоя:

кремнистого

феррита:

о,-фазьт (1

10о

"с,

иас1'

'(1

1м1о;

2-5|;

3-€г;

4-ш|)

{

\ф

40м2,4015

40(4,

химический

состав

кото}эьтх

приведен в

та6л.22, после

нась]щения в

расплаве

хлористь]х солей

(50с)/;

1х{а€1*50%

Ба€1:)

с 30}. силикокальция.

{иффузионнь1е

слои на

всех

исследованнь1х марках

сталей,

3а исключением

стали 40€4,

формирующиеся

при

900-1100'с,

состоят

из столбчать!х

3ерен кремнистого

феррита,

имеющего

четку}о

границу

раздела

сердцевиной.

[раницьт столбнатьтх

зерен

вь1являются

при

многократном

травлении в

30[-ном

растворе

ншо3

в спирте

переполировке

шлифов.

Ёа стали

40(.4 лри всех

исследованнь|х

ре)кимах

нась1ще-

ния

образуются диффузионнь]е

с.цои,

состоящие

из

пористоЁт

!56

Р::с.

50:

!,1т:крострукт1'рь:

силициро.

ва

]]|!ь|х

с,1оев среднеуглеродис1'ь!х

ста-

лей

|00

"с,

6 нас)'.

сталь

40;

сталь

40!,5; в

ста.'ть

40,&12;

ста''!ь 40Ё{5;

ста.пь

40с4.

х200

ш'-фазьл |}а по'верх}|ости

о6разца

и зонь1 креш1нистого

феррт;та,

пр}|мыкающей

серА:\евине.

€т<орость

роста

лиффузионг|ь;х

слоев

при

900

'€

невьтсот<а.

[лубина

силицированнь]х

слоев

кремнистого

феррита

за 6

час

составля,ца

30-90

мк в

3ависимости

от марки

стали. Ёа

стал;т

40€4

слой

Ре35!

растет

больгпой

скорост}ю

(за

6 иос общая

г.пубглна

слоя

составила

450

лск).

[\ри 1000"с

рост

глубинь1

с}1лицированного

слоя

на сталях

40,

40м2,40х5,

40н5 в

3ави-

симости

от време|_ти

подчиняется

параболической

3ависимост|{.

Ёа

ста','-ти

40(4

глу6ина

слоя

ш-фазь: вначале

повь|шается,

3атем

после

двухчасовой

в-ьтдер>кки

умень1пается.

€корость

роста

с'_фа3ь! Ё!а

стали

40€4

пос.це

двухнасовой

вь:дер>кки

гле_

с|{оль{<о

}}{€}{Б[?€1€я;

€и.цицирование

исследова||!!ь1х

сталей,

за

ист<лючениеш{

стали

40€4,

лри 1 100

"с

так}ке

подчиняется

параболическот]

зависип,!ости

от времени.

Ёа

сталях

40,

40{,5,

40[15

рост

глуби_

!1Б1

€,'-{Ф[|

при

температурах

нась]щения

от

900

до

1100

-€

идет

приолизительно

с одина:<овой

скоростьто

(при

одинат<овот]

тем_

пературе)_._Б_о,пеё

интенсивно

увеличивае|ся

глубина

слоя

н{]

с"[али

40м2.

Ёа

стали

40€4

изменение

глубинь:

слоя

3авис[1_

мости

от температурь1

нос}1т

сло>кнь:й

характер.

}(ривая

имеет

п{и|]}1мум

при темпе'р_11у!^е

1000

"с.

}1аксимальная

глубигта

слоя

]|о,'!учена

пои

1|00.с.

|1римёнение

ре:лтгеноструктурного

анали3а'

метода

микро-

твердост1{

и спектрального

анал].{3а

на

кось|х

тплифах

по3воли-

ло

уточнить

и объяснить

некоторь1е

особенности

ки}|етик]{

\5|

Рис.

51' 8лдтяние

услов::[!

1{ась!ще11ия

на

глубп::у

си.г|иц:|рован|{ого

слоя

}1оц9+егцР9Ра-ч||ь!х

сре:1|!етг.1ер-одпстык

сталей

(расплав

(500/о

8а€!я*50%

}х|а€|)

*300/9^[9.у 1) :

а-900;

6-!99о'

| 100

"ё

ст)ль'+0с+

(о+о,|;

2-сталь

{0€{

(о);

3_сталь

40!'{л2;

-сталь

ц0; 5-сталь

40*5; 6_

сталь

40Ё5)

силицирования

сталей

и влияния

11а |{ее

с()дерх{а}1ия

уг,'|ерода

легирующих

элеп{ентов.

Ретттгеноструктурнь|м

анали3ом

.си/]ицированнь]х

слоев'

вь]пол]{е}|}|ь1м

!{а

'установке

уРс_50им

Ре_йзлунении

(усло-

вия съемки:

ц:25

кв, |:7

ма,

скорость

счетчи1(а

|мшт),

сл<о-

рость

буптаги

1600

мм|

,сас,

щели

1,0;

0,\

мм)'

уста1{овлено'

что слои,

обра3ующиеся

расплаве

300/о 1х[а:5!Ф'}200/9

Ба€|2

(плоттлость

тока

0,2 о|см2)

лри температурах

ни}ке

1000

'с,

]!меют

стру|(туру

0-твердого

раствора

1(ремния

в }1(еле3е

с'-фазь:

состава

Ре351.

{руги}

силицидов

х{еле3а тте

обнару>кс_

но.

€пектральньтй

анали3

таких

слоев

пока3ал' что

ког1центра-

ция

кремния

на поверхности

составляет \4-\5о|0.

Формирукэ-

щиеся

при

более вь|соких

температурах

слои

имеют

струк1уру

0-твердого

раствора

крем}|ия

в железе.

!58

йзмерения

микротвердости

проводились

по глубине

силгл-

цированнь1х

слоев как

на

по'перечнь1х

микрошлифах'

так

и на

специально

приг0товленных

кось1х тплифах

силицированнь1х

образцов

на

приборе

пмт-3

при нагрузке 100 а]

_ _

-Ф9ц'р'льньтй

анализ производился на

спектрографе

исп-28

кварцевой

оптикой.

||араметрьт

съемки:

возбу1кле-

ние искровое

(искровой

генератор

А[-2)'

время

экспо3ици}.|

сек,

электрод

медь'

предварительный

об>киг минималь-

ньтй, искровой проме>куток2

мм'

Б качестве

эталоно,в

для

определения

содер}кания

кремния

исполь3овались сплавь|

системь|

Ре-5!-6 с содер)канием

углерода

0,4-0,59о.

€одер>кание

кремния

этих сплавах

со-

ставляло 0,98;

3,18; 5,86;

7,9;

9,180/0.

€ помощью

этих эталонов

бь:ла

построена

так)ке

градуиро_

вочная кривая содер)кание кремния

микротверлость (рис'

52). 3ависимость

микротвердости

феррита

от

содер)кания

кремн-ия носит

линейнь:й характер,

как

по

даннь1м

3. Фит-

пера

[290]

Аля

вь]яснения

вопроса

о том'

имеет

ли место

при

силиц1-1_

ровании

перераспределение

легирующих

элементов'

кото'рое

мох(ет

существенно

ска3аться

и на

свойствах

силицированнь1х

изделий,

проведен

анали3

содер)кания

легирующих

элементов

ра3нь1х

точках

поверхности

кось]х тплифов

силицированнь]'\

образцов

легированнь1х

среднеуглеродисть1х

сталей.

Б качест_

ве

эталонов

исполь3овались

образць]

этих '>ке

сталей.

Результатьт

спек'|'рального

анали3а

на поверхности

силиц1'-

рованнь1х

образцов

и по

поверхности

кось]х

тпдифов хоро11]0

согласуются

даннь1ми'

полученнь|м|1

лри

измерении

микро-

твердости

по глубине

силицированнь1х

слоев

(рис.

53)

и сви-

детельствуют

о том'

чт'о на поверхности

силицированнь1х

элек-

троли3нь]м

методом

при температурах

1 100-1150'с

образцов

Рис.

52.3ависиргость

кремния:

сплавьт

€о0арнсанав

пранна4/о

микротвердости

кремнистого

феррита

от

концентрации

Ре-5!-6,

0,4-0590

(;

!аййьте

3. оитцера(

[200;

600

400

159