CC BY
67Технология и мехатроника в машиностроении
УДК 669-1
ВАКУУМНАЯ ГАЗОВАЯ ЦЕМЕНТАЦИЯ СТАЛИ 16Х3НВФМБ-Ш
А. В. Лекарев1, В. О. Касаткин2
1АО «Красноярский машиностроительный завод» Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 29 2Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Рассмотрена перспективная технология вакуумной газовой цементации. Представлены результаты металлографических исследований стали 16ХЗНВФМБ-Ш после вакуумной газовой цементации.
Ключевые слова: вакуумная газовая цементация, сталь 16ХЗНВФМБ-Ш.
VACUUM GAS CEMENT OF STEEL 16Х3НВФМБ-Ш
A. V. Lekarev1, V. O. Kasatkin2.
JSC "Krasnoyarsk Engineering Plant" 29, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
2Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
The perspective technology of vacuum gas carburizing is considered. The results of metallographic studies of 16X3HB0ME-Wr steel after vacuum gas carburizing are presented.
Keywords: vacuum gas carburizing, steel 16ХЗНВФМБ-Ш.
В настоящее время в высоконагруженных зубчатых передачах газотурбинных двигателях применяется теплостойкая сталь 16Х3НВФМБ-Ш, подвергаемая газовой цементации.
В работе представлены металлографические исследования вакуумной цементации стали. Разработан технологический режим вакуумной газовой цементации в печи Бесо^атшск 10УРТ-4022/24ИУ, обеспечивающий повышение износостойкости стали 16Х3НВФМБ-Ш.
Для повышения износостойкости диффузионного слоя требуется увеличение твердости и теплостойкости матрицы, а так же количества карбидной фазы, которые при обычной газовой цементации в электрической печи Ц60 по общепринятой технологии с использованием в качестве карбюризатора жидкий газ синтин или киросин исчерпаны. В связи с этим дополнительно улучшить свойства стали зубчатого колеса не предоставляется возможным, а активная карбидная зона имеет толщину не более 0,20 мм, основная часть которой (до 0,15 мм) удаляется при шлифовании зубьев [1].
В печи Бесо^агдаск 10УРТ-4022/24ИУиз - за возможности быстрого и точного регулирования температуры, а также давления и состава насыщающей газовой среды позволило:
- увеличить активную карбидную фазу до 0,25 мм, тем самым увеличился запас при шлифовании зубьев шестерни;
- вдвое сократить время на подготовку оборудования и деталей под цементацию, а так же сократить сам процесс цементации.
Вакуумная печь Бесо^агдаск 10УРТ-4022/24ИУ оснащена управляющим компьютером и системой автоматического регулирования технологических параметров. Насыщение проводили в газовой среде ацетилена (90 %) и водорода (10 %) при давлении 6 мм рт. ст. Смесь газов в печь подавали по циклическому режиму, который включает в себя чередование стадий активного насыщения и пассивных стадий диффузионного выравнивания. Температуру процесса поддерживали равной 940±5 оС в течение всего времени [2].
Количество активной и пассивной стадии подбирались путем анализа металлографических исследований и твердости. Время циклов активного насыщения (цементации) в течение режима изменяли от 50 до 5 минут с уменьшением на каждом цикле на 5 минут, а время диффузионного выравнивания изменяли от 15 до 60 минут с увеличением на 5 минут на каждом цикле.
После проведения циклического режима в течении 4,5 часов был получен цементационный слой 0,7-0,8 мм с твердостью 61...64HRC твердость сердцевины составила 40...41HRC. Микроструктура поверхности зубчатого колеса изготовленного из стали 16Х3НВФМБ-Ш представляет собой мартенсит с выпадениями карбидов, цементационной сетки в структуре не обнаружено, а микроструктура сердцевины представляет собой малоуглеродистый мартенсит [3].
Вакуумная газовая цементация в потоке газовой смеси ацетилена и водорода позволяет вдвое сократить режим цементации по сравнению с цементацией в электропечи, где карбюризатором является жидкий
Решетневскуе чтения. 2017
газ синтин ли керосин, при этом сохранив твердость цементационного слоя и сердцевины зубчатого колеса [4].
Библиографический список
1. Семенов М. Ю., Фомина Л. П. Математическое моделирование процесса вакуумной цементации комплексно-легированных теплостойких сталей // Авиационная промышленность.2011. № 2. С. 37-41.
2. Рыжов Н. М. Износостойкость цементованного слоя легированной стали с избыточной карбидной фазой // Трение и износ. 1998. Т. 19, № 2. С. 235-240.
3. Модернизация оборудования для химико-термической и термической обработки // Мир станкостроения и технологий. 2013. № 7-8.
4. Пожидаева С. П. Технология конструкционных материалов. Бирск : Гос. пед. ин-т, 2002.
References
1. 8ешепоу М. Уи., Ботта Ь. Р. Ма1ета-йсЬезкоуе modelirovaniye рг^еББа уакиитпоу 1зетепШ5п кот-р1ек8по-^1гоуаппукЬ 1ер1о81оу№И Б1а1еу // Avia-18юппауа рготузЫеппо51\2011. № 2. Р. 37-41.
2. Ryzhov N. М. ^поБоБйукоБ!' tsementovannogo 81оуа ^и^аппоу sta1i 8 izbytochnoy karbidnoy fazoy // Treniye i iznos. 1998. Т. 19, № 2. Р. 235-240.
3. Modemizatsiya oborudovaniya d1ya khimiko-ter-micheskoy i termicheskoy оЬгаЬо1И // Mir 81апко-stroyeniya i tekhno1ogiy. 2013. № 7-8.
4. Pozhidayeva 8. Р. Tekhno1ogiya кощйик:-sionnykh materia1ov. Birsk : Ped. In-t, 2002.
© Лекарев А. В., Касаткин В. О., 2017
