ВЛИЯНИЕ ДОЛИ ДОБАВКИ ЭМИТТЕРА ЭЛЕКТРОНОВ И АНИОНОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАСЫПКЕ НА УСКОРЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОДИФФУЗИОННОГО ХРОМИРОВАНИЯ

Аннотация

Приводятся результаты экспериментов по термодиффузионному хромированию образцов конструкционной стали с использованием внутреннего эмиссионного поля, создаваемого в технологической засыпке при нагреве. Показана возможность регулировать эффективность работы термоэмиссионного поля за счет изменения доли добавки-эмиттера в технологическую засыпку. Так, для создания поля в разделительную часть базовой технологической засыпки вместо инертного оксида алюминия вводили смесь следующего состава: порошки шеелита (CaWO4), серпентина (Mg3Si2O7), MgO, двух-кальциевого силиката (γ-2·CaO·SiO2). Вариативные составы формировались на основе базовой сме-си с добавлением в одном случае порошка ферровольфрама, во втором случае – порошка ферро-вольфрама и дополнительной порции шеелита. Выбор указанных материалов был основан на результатах предварительных экспериментов по измерению в металлических и оксидных компонентах термоэмиссионного тока. Насыщение образцов стали 35Х2Н3 хромом проводилось при температуре 1000 °С в течение 24 ч. Контроль химического состава диффузионного слоя на металлических образцах проводили на универсальном сканирующем (растровом) электронном микроскопе JEOL JSM-6460 LV. Измерение микротвердости покрытий проводилось на микротвердомере FM-800. Полученные результаты показывают, что повышение доли вольфрамсодержащей добавки-эмиттера (ферровольфрама и шеелита CaWO4) в технологической засыпке обеспечивает увеличение скорости диффузии хрома за счет интенсификации процесса транспортировки атомарного хрома к насыщаемой поверхности, обеспечивая увеличение глубины диффузии хрома в 1,3 раза по сравнению с засыпкой базового состава. Использование в качестве добавок-эмиттеров сильных карбидо-образующих элементов вызывает изменение фазового состава хромистых покрытий и увеличение в них доли нитридных фаз CrN и карбидных фаз на основе вольфрама. Твердость хромированной поверхности в технологической засыпке с низким содержанием добавки-эмиттера (10 мас. %) составляет 744 HV, при увеличении доли добавки-эмиттера до 18 и 30 мас. % твердость возрастает до 808 HV, что связано с увеличением концентрации хрома на поверхности.