Костин Николай Анатольевич, кандидат технических наук
ул. Радищева 33, г. Курск 305000
Nikolay A. Kostin, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor
33 Radishev Str., Kursk 305000
Колмыков Валерий Иванович, доктор технических наук, профессор
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Valery I. Kolmykov, Dr. of Sci. (Engineering), Professor
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Костин Николай Николаевич, магистрант
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Nikolay N. Kostin, Undergraduate
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Цель. Исследование нитроцементации стали 9ХС при температуре 560°С в высокоактивной твердой азотисто-углеродистой среде на основе аморфного углерода и азотосодержащих компонентов – карбамида и железосинеродистого калия.
Методы. Исследована микроструктура нитроцементованной стали на поперечных шлифах с использованием оптического микроскопа XIMEA с программным обеспечением Axalit, а также с помощью электронного растрового микроскопа Qanta FEG–650 с системой микроанализа фокусированным ионным пучком EBCD. Проведен послойный рентгеноструктурный анализ образцов на дифрактометре ХR–700S в хромовом излучении. Испытания карбонитрированных образцов на изнашивание проводили в условиях трения, аналогичных условиям работы штамповых инструментов. Износостойкость нитроцементованных образцов исследовалась на машине трения СМЦ–2. Испытания проводились как в условиях сухого трения, так и в условиях граничного трения.
Результаты. Экспериментально показана высокая эффективность предлагаемой пасты при данной температуре. В результате нитроцементации на поверхности стали образуются модифицированные слои, насыщенные твердыми включениями (ε-фазы), отличающиеся высокой твердостью, низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью.
Заключение. По результатам проведённых исследований можно заключить, что нитроцементация штамповой стали 9ХС, проводимая в высокоактивной азотисто-углеродной пасте при температуре карбонитрации (560°С), способствует образованию на поверхности модифицированных слоев, насыщенных карбонитридами (главным образом гексагональным карбонитридом ε). Модифицированные слои отличаются очень низким коэффициентом трения и очень высокой износостойкостью. Нитроцементованную сталь 9ХС можно использовать для изготовления рабочих деталей штампов вместо более дорогих высоколегированных сталей (например, Х12), что может повысить экономическую эффективность машиностроения.
Purpose. The study of nitrocementation of steel 9XC at a temperature of 560 ° C in a highly active solid nitrogencarbon medium based on amorphous carbon and nitrogen–containing components – carbamide and potassium ferricyanide – was undertaken.
Methods. The microstructure of nitrocemented steel on transverse sections was studied using an XIMEA optical microscope with Axalit software, as well as using a Qanta FEG – 650 electron scanning microscope with a focused ion beam EBCD microanalysis system. A layer–by-layer X-ray diffraction analysis of samples on the XR-700S diffractometer in chrome radiation was carried out.
Results. The wear tests of carbonitrated specimens were carried out under friction conditions similar to those of punching tools. The wear resistance of nitrocarburized samples was studied on an SMTs-2 friction machine. The tests were carried out both under dry friction conditions and under boundary friction conditions. High efficiency of the proposed paste at this temperature was experimentally shown. As a result of nitrocementation, modified layers saturated with solid inclusions (ε-phases) are formed on the surface of steel. These modified layers are characterized by high hardness, low coefficient of friction and high wear resistance.
Conclusion. Based on the results of the studies, it can be concluded that the nitrocarburizing of die steel 9XC, carried out in a highly active nitrogen-carbon paste at a carbonitration temperature (560 ° C), contributes to the formation of modified layers saturated with carbonitrides (mainly hexagonal carbonitride ε) on the surface. The modified layers are characterized by a very low coefficient of friction and very high wear resistance. Nitrocarburized steel 9XC can be used for the manufacture of working parts of dies, instead of more expensive high-alloy steels (for example, X12), which can increase the economic efficiency of mechanical engineering.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.