МИРЭА – Российский технологический университет, Москва, Россия

Е. С. Козик, доцент кафедры материаловедения, канд. техн. наук, эл. почта: ele57670823@yandex.ru

Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия
Е. В. Свиденко, доцент кафедры материаловедения и технологии материалов, канд. техн. наук, эл. почта: tzvetkova.katia2016@yandex.ru

В современном машиностроении задача комплексного улучшения эксплуатационных свойств металлических материалов в значительной степени связана с разработкой новых технологических процессов поверхностного упрочнения изготовленных из них деталей. Высокой эффективностью, простотой и технологической гибкостью характеризуются жидкостные процессы карбонитрирования. Суть карбонитрации или метода «жидкостного» азотирования заключается в упрочнении поверхностного слоя изделий из стали и чугуна методом диффузионного насыщения азотом и углеродом в расплаве солей, синтезированных из аммоноуглеродных соединений (меламин, мелон, дициандиамид), при температуре 540–580 ^оC. Данный процесс предполагает одновременное насыщение как азотом, так и углеродом, поэтому в поверхностном слое металла образуются карбонитридные фазы, которые являются более пластичными и не имеют такой хрупкости, как чисто нитридные, получаемые при газовом азотировании, являющимся наиболее близким аналогом описываемого метода. После карбонитрации на поверхности формируется упрочненный слой, состоящий из нескольких зон. Верхний слой представлен ε-карбонитридом типа Fe₃(N,C). Под карбонитридным слоем располагается зона γ'-фазы типа Fe₄(N,C), под которой находится диффузионная зона (гетерофазный слой), состоящая из твердого раствора углерода и азота в железе с включениями карбонитридных фаз, твердость которой значительно выше твердости сердцевины. Выполнено исследование жидкостной карбонитрации в солевых расплавах на структуру и свойства углеродистой стали 45.

1. Прокошкин Д. А. Химико-термическая обработка металлов – карбонитрация. — М. : Металлургия, Машиностроение, 1984. — 240 с.
2. Лахтин Ю. М. и др. Химико-термическая обработка металлов. — М. : Металлургия, 1985. — 256 с.
3. Минкевич А. Н. Химико-термическая обработка стали. — М. : Машгиз, 1950. — 250 с.
4. Цих С. Г. и др. Развитие процесса карбонитрации // Металловедение и термическая обработка металлов. 2010. № 9. С. 7–12.
5. Цих С. Г. Исследование кинетики изменения приповерхностных слоев металла при карбонитрации // Научное обозрение. 2013. № 1. С. 84–90.
6. Цих С. Г. Опыт применения карбонитрации стальных деталей и инструмента в машиностроении // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2008. № 4. С. 32–38.
7. Козик Е. С., Свиденко Е. В. Влияние износостойкого покрытия nACo на свойства твердого сплава 6WH10FЕ // Цветные металлы. 2024. № 2. С. 86–91.
8. Rajan К., Joshi V., Ghosh A. Effect of carbonitriding on endurance life of ball bearing produced from SAE 52100 bearing steels // Journal of Surface Engineered Materials and Advanced Technology. 2013. Vol. 3. Р. 172–177.
9. Shmatov A. A. Practical realization of thermochemical technology for surface carbide strengthening metalwording // International Journal of Applied and Fundamental Research. 2021. Vol. 10. P. 84–89.
10. Lygdenov B. D., Markhasaeva Y. A., Markhasaev A. V., Mei S. et al. Thermodynamic model of steel saturation diffusion reaction // Grand Altai Council of HEI Chancellors Network Edition. 2020. № 1. P. 106–109.
11. Гурьев А. М., Лыгденов Б. Д., Власова О. А. Совершенствование технологии химико-термической обработки инструментальных сталей // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. 2009. № 1. С. 14.
12. Гурьев А. М., Лыгденов Б. Д., Махаров Д. М., Мосоров В. И. и др. Особенности формирования структуры диффузионного слоя на литой стали при химико-термической обработке // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2005. Т. 2. № 1. С. 39–41.
13. Пат. 2463381 РФ. Способ карбонитрирования деталей из высокохромистых сталей / Колина Т. П., Брюханов В. В., Тарасов А. Н. ; заявл. 18.07.2011 ; опубл. 10.10.2012.
14. Пивовар Н. А., Грашков С. А., Агеев Е. В. О природе повышенной склонности хромистых сталей к карбидообразованию при цементации // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технология. 2021. Т. 11. С. 8–20.
15. ГОСТ 9455–60. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. — Введ. 01.01.1979.