Формування азотованого шару сталі 5Х3В3МФС, отриманого в газоплазмовому двоступеневому вакуумно-дуговому розряді
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ, УДУНТ, Дніпро
Abstract
UKR: При виробництві труб із корозійностійких сталей на трубопрокатних установках актуальною проблемою є низька стійкість трубного інструменту. Тому, створення високопродуктивних і стійких в експлуатації інструментів зв'язане, у першу чергу, з одержанням й обробкою таких матеріалів, які могли б протистояти жорстким умовам роботи. Мета роботи. Проаналізувати процес формування структури азотованого шару та його властивостей на поверхні штампового інструменту із сталі 5Х3В3МФС за технологією газо-плазмового азотування у двоступеневому вакуумно-дуговому розряді для підвищення зносостійкості трубопресового інструменту. Результати. У статті запропоновано, обґрунтовано та розраховано математичну модель розподілу мікротвердості за глибиною дифузійного шару. Наведено аналіз термодинамічної стійкості нітридних дифузійних зон, відповідальних за поліпшення показників зносостійкості інструменту. Наукова новизна. Розроблено математична модель розподілу мікротвердості азотованого шару на основі рівняння Колмогорова-Джонсона-Мела-Аврамі, яка враховує фазові перетворення, пов'язані з процесами реакційної дифузії при азотуванні. Практична значущість. Розроблена математична модель дозволяє кількісно аналізувати кінетику газоплазмового азотування та розраховувати глибину азотованих шарів заданого фазового складу для сталі 5Х3В3ФМС.
ENG: Formulation of the problem. 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. Purpose. The paper analyzes the structure and properties of the nitrogenated layer formed on the surface of the stamping tool made of 5X3В3МФС 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. Findings. The article proposes, substantiates and calculates a mathematical model of the distribution of microhardness according to the depth of the diffusion layer. An analysis of the thermodynamic stability of nitride diffusion zones, which are responsible for improving the wear resistance of the tool, is given. Originality. A mathematical model of the microhardness distribution of the nitrided layer was developed based on the Kolmogorov-Johnson-Mela-Avrami equation, which takes into account phase transformations associated with reaction diffusion processes during nitriding. Practical value. The developed mathematical model makes it possible to quantitatively analyze the kinetics of gas plasma nitriding and calculate the depth of nitrided layers of a given phase composition for 5Х3В3МФС steel.
ENG: Formulation of the problem. 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. Purpose. The paper analyzes the structure and properties of the nitrogenated layer formed on the surface of the stamping tool made of 5X3В3МФС 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. Findings. The article proposes, substantiates and calculates a mathematical model of the distribution of microhardness according to the depth of the diffusion layer. An analysis of the thermodynamic stability of nitride diffusion zones, which are responsible for improving the wear resistance of the tool, is given. Originality. A mathematical model of the microhardness distribution of the nitrided layer was developed based on the Kolmogorov-Johnson-Mela-Avrami equation, which takes into account phase transformations associated with reaction diffusion processes during nitriding. Practical value. The developed mathematical model makes it possible to quantitatively analyze the kinetics of gas plasma nitriding and calculate the depth of nitrided layers of a given phase composition for 5Х3В3МФС steel.
Description
Л. Дейнеко: ORCID 0000-0002-1177-3055; Н. Романова: ORCID 0000-0002-3211-8009; Л. Кривчик: ORCID 0000-0002-7769-3808; В. Пінчук: ORCID 0000-0001-8257-9252
Keywords
інструментальні сталі, поверхневе зміцнення, кінетика газо-плазмового азотування, математичне моделювання розподілу мікротвердості, tool steels, surface hardening, kinetics of gas-plasma nitriding, mathematical modeling of microhardness distribution, КМТОМ
Citation
Дейнеко Л. М., Столбовий В. О., Романова Н. С., Кривчик Л. С., Пінчук В. Л., Мачула Н. В. Формування азотованого шару сталі 5Х3В3МФС, отриманого в газоплазмовому двоступеневому вакуумно-дуговому розряді. Теорія і практика металургії. 2023. № 3 (140). С. 22–30.