Structure and Properties of the Nitrogenated Layer of X40CrMoV5-1-1 Steel Obtained in the Ion-Plasma Two-Stage Vacuum-Arc Discharge
Loading...
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
National Science Center "Kharkov Institute of Physics and Technology", Kharkiv
Abstract
ENG: In the production of pipes from corrosion-resistant steels on tube rolling mills, a relevant problem is the low durability of the pipe tooling. Therefore, the creation of high-performance and durable tools is primarily associated with obtaining and processing materials capable of withstanding harsh working conditions. The paper analyzes the structure and properties of the nitrogenated layer formed on the surface of the stamping tool made of X40CrMoV5-1-1 steel using the ion-plasma nitriding technology in a two-stage vacuum-arc discharge, aimed at improving the wear resistance of the pipe pressing tool. The article proposes, substantiates, and calculates a mathematical model of microhardness distribution with depth of the diffusion layer based on the Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami equation, which takes into account phase transformations associated with reaction diffusion processes during nitriding. An analysis of the thermodynamic stability of nitride diffusion zones responsible for improving the wear resistance of the tool is provided.
UKR: При виробництві труб із корозійно-стійких сталей на трубопрокатних установках актуальною проблемою є низька стійкість трубного інструменту. Тому створення високопродуктивних і стійких в експлуатації інструментів пов'язане, у першу чергу, з одержанням й обробкою таких матеріалів, які могли б протистояти жорстким умовам роботи. У роботі проведено аналіз структури та властивостей азотованого шару, сформованого на поверхні штампового інструменту із сталі 4Х5МФ1С за технологією іонно-плазмового азотування у двоступеневому вакуумно-дуговому розряді, з метою підвищення зносостійкості трубопресового інструменту. У статті запропоновано, обґрунтовано та розраховано математичну модель розподілу мікротвердості за глибиною дифузійного шару на основі рівняння Колмогорова-Джонсона-Мела-Аврамі, яка враховує фазові перетворення, пов’язані з процесами реакційної дифузії при азотуванні. Наведено аналіз термодинамічної стійкості нітридних дифузійних зон, які відповідають за поліпшення показників зносостійкості інструменту.
UKR: При виробництві труб із корозійно-стійких сталей на трубопрокатних установках актуальною проблемою є низька стійкість трубного інструменту. Тому створення високопродуктивних і стійких в експлуатації інструментів пов'язане, у першу чергу, з одержанням й обробкою таких матеріалів, які могли б протистояти жорстким умовам роботи. У роботі проведено аналіз структури та властивостей азотованого шару, сформованого на поверхні штампового інструменту із сталі 4Х5МФ1С за технологією іонно-плазмового азотування у двоступеневому вакуумно-дуговому розряді, з метою підвищення зносостійкості трубопресового інструменту. У статті запропоновано, обґрунтовано та розраховано математичну модель розподілу мікротвердості за глибиною дифузійного шару на основі рівняння Колмогорова-Джонсона-Мела-Аврамі, яка враховує фазові перетворення, пов’язані з процесами реакційної дифузії при азотуванні. Наведено аналіз термодинамічної стійкості нітридних дифузійних зон, які відповідають за поліпшення показників зносостійкості інструменту.
Description
L. Deyneko: ORCID 0000-0002-1177-3055; N. Romanova: ORCID 0000-0002-3211-8009; L. Kryvchyk: ORCID 0000-0002-7769-3808; V. Pinchuk: ORCID 0000-0001-8257-9252
Keywords
ion nitriding, nitrided layer, microhardness, tool steels, іонне азотування, азотований шар, мікротвердість, інструментальні сталі, КМТОМ
Citation
Deyneko L. M., Stolbovyy V. O., Romanova N. S., Kryvchyk L. S., Pinchuk V. L. Structure and Properties of the Nitrogenated Layer of X40CrMoV5-1-1 Steel Obtained in the Ion-Plasma Two-Stage Vacuum-Arc Discharge. Problems of Atomic Science and Technology. 2024. No. 2 (150). P. 115–120. DOI: https://doi.org/10.46813/2024-150-115.