Хромонитридизация

Двухстадийная, не имеющая аналогов, технология последовательного насыщения хромом и азотом предназначена для обработки аустенитных сталей и никелевых сплавов и используется для упрочнения клапанов и втулок паровых, деталей водяных насосов, механизмов, работающих в жидкометаллических средах, продуктах сгорания топлива и других агрессивных средах.

Схема хромонитридизации

Технологическая схема хромонитридизации

В результате хромонитридизации на поверхности сталей формируется упрочненный слой, состоящий из аустенитной матрицы (γ-твердый раствор) с включениями нитрида Cr2N, толщиной до 250 мкм с твердостью 750-950 HV.

микроструктура слоя

Микроструктура после диффузионного хромирования (а, в) и последующей нитридизации (б, г) сталей: а, б – 1Х18Н9Т; в, г – ЭИ-612 (ХН35ВТ)

Свойства хромонитридного слоя:

  • повышение задиростойкости в среде перегретого пара (до 650oС) в 5-20 раз
  • снижение коэффициента трения в 1,5-2 раза при температуре эксплуатации дот 400°С и в 4,5-5 раз при температуре эксплуатации 650oС ;
  • увеличение износостойкости до 20 раз при трении «металлом по металлу» при высоких температурах и контактных давлениях с отсутствием задира контактирующих поверхностей;
  • увеличение хладноломкости (склонность к хрупкому разрушению) в области температур 130-0oС в 1,5-2 раза
  • увеличение жаростойкости (окалиностойкости) при температурах эксплуатации до 1000°С более, чем в 5 раз
  • высокие показатели теплостойкости (термической стабильности), характеризующейся постоянством твердости и толщины слоя при температурах эксплуатации до 900°С;
  • коррозионная стойкость аустенитных сталей с хромонитридным слоем сохраняется и даже превосходит уровень высокохромистых сталей в отличие от азотированных слоев, у которых коррозионная стойкость на несколько порядков ниже
  • увеличение эрозионной и кавитационной стойкости;
  • улучшение механические свойства при комнатной и повышенной температурах сохраняются на высоком уровне, не снижается длительная прочность материала;
  • коэффициент термического расширения упрочненного слоя одинаков с аустенитной матрицей;
  • пластичность упрочненного слоя сопоставима с пластичностью аустенитной матрицы.

Изменение микротвердости после хромонтридизации

Изменение микротвердости после хромонтридизации

Задиростойкость после хромонтридизации

Задиростойкость cт. ХН35ВТ в среде пара

Зависимость коэффициента трения от температуры

Зависимость коэффициента трения от температуры

Изменение ударной вязкости в зависимости от температуры испытания

Изменение ударной вязкости в зависимости от температуры испытания

Кривые окисления после диффузионного хромирования и нитридизации

Кривые окисления после диффузионного хромирования и нитридизации

Потери веса при испытании

Потери веса образцов при испытаниях

Влияние старения на поверхностную твердость

Влияние старения на поверхностную твердость

Влияние старения на поверхностную твердость

Влияние старения на поверхностную твердость

Эрозионная стокость после хромонтридизации

Эрозионная стокость после хромонтридизации

Механические свойства аустенитных сталей без покрытия/ после хромонртидизации

Марка стали Механические свойства Балл зерна
σТ, кгс/мм2 σв, кгс/мм2 δ, % Ψ, %
1Х18Н9Т 20/23 52/56 40/45 55/52 3-5
ЭИ-612 (ХН35ВТ) 40/53 75/86 15/27 35/42 1-2
ЭП-150 (ХН36МБТЮР) 40/50 80/84 20/20 /20 ≥ 1
ЭИ-847 (Х16Н15М3Б) 22/30 55/54 35/30 /50 5-6

 

Длительные испытания на износостойкость при 500 oС различных  пар трения с хромонитридным покрытием и без него по схеме «неподвижная полусфера — подвижный диск»

Пара трения: материал и защитный слой образцов Износ образцов, мм Коэффициент трения в конце пути
На полусфере
Диаметр
На диске
Дорожка
1 Сфера: ст. ХН35ВТ с хромонитридным слоем
Диск: ст. 1Х18Н9Т без упрочнения
Полусфера 1 Диск 12,5 0,95
2 Сфера: ст. ХН35ВТ с хромонитридным слоем
Диск: ст. ХН35ВТ без упрочнения
Полусфера 2 Диск 22,5 0,81
3 Сфера: ст. ХН35ВТ без упрочнения
Диск: ст. 1Х18Н9Т с хромонитридным слоем
Полусфера 31,8 Диск 3 0,59
4 Сфера: ст. ХН35ВТ с хромонитридным слоем
Диск: ст. 1Х18Н9Т с хромонитридным слоем
Полусфера 41,65 Диск 41,65 0,58

Примеры использования

Пример применения хромонитридизации

Пример применения хромонитридизации

Пример применения хромонитридизации

Пример применения хромонитридизации

Пример применения хромонитридизации

Пример применения хромонитридизации

Пример применения хромонитридизации

Пример применения хромонитридизации

Пример применения хромонитридизации

Пример применения хромонитридизации

Пример хромонитридизации

Пример применения хромонитридизации

 

Comments are closed.

Comments are closed