blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2016-2-77-81blackmet-800Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЕАКЦИЙ ФОРМИРОВАНИЯ КАРБИДНОГО СЛОЯ В СТАЛИ ПРИ МИКРОДУГОВОМ НАСЫЩЕНИИ МОЛИБДЕНОМTHERMODYNAMIC ANALYSIS OF FORMATION REACTION OF A CARBIDE LAYER IN STEEL AT MICROARC MOLYBDENUM SATURATIONСтепановМ. С.StepanovM. S.

к.т.н., доцент кафедры «Технология технического регулирования»

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair «Technology of Technical Regulation»

stepanovms@yandex.ruДомбровскийЮ. М.DombrovskiiYu. M.

д.т.н., профессор кафедры «Физическое и прикладное материаловедение»

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair «Physical and Applied Material Science»

yurimd@mail.ruДонской государственный технический университет (344010, Россия, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1)РоссияDon State Technical University, Rostov-on-Don, RussiaRussian Federation2016100320165927781Copyright © Степанов М.С., Домбровский Ю.М., 20162016Степанов М.С., Домбровский Ю.М.Stepanov M.S., Dombrovskii Y.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/800

Известные технологии диффузионного насыщения стальных изделий молибденом характеризуются рядом недостатков. Исследовали процесс диффузионного насыщения молибденом с применением технологии микродуговой химико-термической обработки. Стальной образец погружали в порошок каменного угля и нагревали пропусканием электрического тока. В качестве источника диффузанта использовали молибдат аммония. При пиролизе угля происходит выделение водорода, метана, диоксида и оксида углерода, выполняющих роль защитной атмосферы и возможных восстановителей молибдена до атомарного состояния. Для выявления наиболее вероятных химических реакций выполнен расчет стандартного изменения энергии Гиббса. Определены температурные интервалы реакций восстановления триоксида молибдена с образованием диоксида молибдена и атомарного молибдена. Проведена экспериментальная проверка расчетных данных. В результате одновременной диффузии углерода и молибдена формируется карбидное покрытие толщиной 80 – 150 мкм с микротвердостью 13,5 – 15,0 ГПа.

Known technologies of diffusion molybdenum saturation of steel products are characterized by a number of disadvantages. The article presents the investigations of the diffusion saturation process of molybdenum by microarc chemical-thermal treatment technology. The steel sample has been dipped into the coal powder and heated by electric current. Ammonium molybdate has been used as a source of diffusant. The standard change of Gibbs energy has been calculated to identify the most probable chemical reactions. The authors have defined temperature intervals of reduction reactions of molybdenum trioxide with the formation of molybdenum dioxide and atomic molyb denum. An experimental verification of the results has been made. Carbide coating has been received with the thickness of 80 – 150 microns with a microhardness of 13.5 to 15.0 GPA.

поверхностное упрочнениемикродуговая химико-термическая обработкадиффузионное насыщение поверхностного слояформирование высокотвердого карбидного покрытияsurface hardeningmicroarc chemical-thermal treatmentdiffusion saturation of surface layerformation of highly-rigid carbide coating.ReferencesБорисенок Г.В., Васильев Л.А., Ворошнин Л.Г. Химико-термическая обработка металлов и сплавов / Под ред. Л. Ляховича. – М.: Металлургия, 1981. – 424 с.Borisenok G.V., Vasil’ev L.A., Voroshnin L.G. Khimiko-termicheskaya obrabotka metallov i splavov [Chemical thermal treatment of metals and alloys]. Lyakhovich L. ed. Moscow: Metallurgiya, 1981, 424 p. (In Russ.).Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. – М.: Металлургия, 1985. – 256 с.Lakhtin Yu.M., Arzamasov B.N. Khimiko-termicheskaya obrabotka metallov [Chemical thermal treatment of metals]. Moscow: Metallurgiya, 1985, 256 p. (In Russ.).Диффузионные карбидные покрытия / В.Ф. Лоскутов, В.Г. Хиж няк, Ю.А. Куницкий, М.В. Киндрачук. – Киев: Тэхника, 1991. – 168 с.Loskutov V.F., Khizhnyak V.G., Kunitskii Yu.A., Kindrachuk M.V. Diff uzionnye karbidnye pokrytiya [Diff used carbide coatings]. Kiev: Tekhnika, 1991, 168 p. (In Russ.).Ворошнин Л.Г., Менделеева О.Л., Сметкин В.А. Теория и технология химико-термической обработки. – М.: Новое знание, 2010. – 304 с.Voroshnin L.G., Mendeleeva O.L., Smetkin V.A. Teoriya i tekhnologiya khimiko-termicheskoi obrabotki [Theory and techno logy of chemical thermal treatment]. Moscow: Novoe znanie, 2010, 304 p. (In Russ.).Многокомпонентные диффузионные карбидные покрытия на железоуглеродистых сплавах / Л.Г. Ворошнин, С.Д. Башлак, Б.Б. Хина, А.А. Шматов. – Минск: изд. БНТУ, 2007. – 468 с.Voroshnin L.G., Bashlak S.D., Khina B.B., Shmatov A.A. Mnogokomponentnye diff uzionnye karbidnye pokrytiya na zhelezouglerodistykh splavakh [Multicomponent diff used carbide coatings on iron-carbon alloys]. Minsk: izd. BNTU, 2007, 468 p. (In Russ.).Домбровский Ю.М., Степанов М.С. Микродуговая цементация стальных изделий в порошковых средах // Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 12. С. 25 – 29.Dombrovskii Yu.M., Stepanov M.S. Microarc carburizing of steel items in powder media. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya. 2013, no. 12, pp. 25–29. (In Russ.).Домбровский Ю.М., Степанов М.С. Микродуговое хромирование сталей: анализ основных реакций. – В кн. Инновационные материалы и технологии в машиностроительном производстве. Материалы 3-й международной научно-практической конференции 25 апреля 2014 г., Новотроицк. – Новотроицк: изд. НИТУ «МИСиС», 2014. С. 57 – 58.Dombrovskii Yu.M., Stepanov M.S. Microarc chrome plating: analysis of main reactions. In.: Innovatsionnye materialy i tekhnologii v mashinostroitel’nom proizvodstve. Materialy 3-i mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii 25 aprelya 2014 g., Novotroitsk [Innovative materials and technologies in machine-building production. Proceedings of 3rd International Scientifi c conference on April 25, 2014, Novotroitsk]. Novotroitsk: izd. NITU «MISiS», 2014, pp. 57–58. (In Russ.).Степанов М.С. Формирование карбидного покрытия при микродуговом хромировании стали // Упрочняющие технологии и покрытия. 2015. № 1. С. 35 – 38.Stepanov M.S. Formation of carbide coating at microarc chrome plating of steel. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya. 2015, no. 1, pp. 35–38. (In Russ.).Химическая технология твердых горючих ископаемых / Г.Н. Макаров, Г.Д. Харлампович, Ю.Г. Королев и др. – М.: Химия, 1986. – 496 с.Makarov G.N., Kharlampovich G.D., Korolev Yu.G. etc. Khimicheskaya tekhnologiya tverdykh goryuchikh iskopaemykh [Chemical technology of solid fossil fuels]. Moscow: Khimiya, 1986, 496 p. (In Russ.).Химия и переработка угля / В.Г. Липович, Г.А. Калабин, И.В. Калечиц и др. – М.: Химия, 1988. – 336 с.Lipovich V.G., Kalabin G.A., Kalechits I.V. etc. Khimiya i pererabotka uglya [Chemistry and conversion of coal]. Moscow: Khimiya, 1988, 336 p. (In Russ.).Глущенко И.М. Теоретические основы технологии горючих ископаемых. – М.: Металлургия, 1990. – 296 с.Glushchenko I.M. Teoreticheskie osnovy tekhnologii goryuchikh iskopaemykh [Theoretical technological basis of fossil fuels]. Moscow: Metallurgiya, 1990, 296 p. (In Russ.).Гюльмалиев А.М., Головин Г.С., Гладун Т.Г. Теоретические основы химии угля. – М.: изд. Московского гос. горного ун-та, 2003. – 556 с.Gyul’maliev A.M., Golovin G.S., Gladun T.G. Teoreticheskie osnovy khimii uglya [Theoretical basis of coal chemistry]. Moscow: izd. Moskovskogo gos. gornogo un-ta, 2003, 556 p. (In Russ.).Морачевский А.Г., Сладков И.Б..Термодинамические расчеты в металлургии. – М.: Металлургия, 1985. – 136 с.Morachevskii A.G., Sladkov I.B. Termodinamicheskie raschety v metallurgii [Thermodynamic calculations in metallurgy]. Moscow: Metallurgiya, 1985, 136 p. (In Russ.).Морачевский А.Г. Физико-химические свойства молекулярных неорганических соединений (экспериментальные данные и методы расчета). – СПб.: Химия, 1996. – 312 с.Morachevskii A.G. Fiziko-khimicheskie svoistva molekulyarnykh neorganicheskikh soedinenii (eksperimental’nye dannye i metody rascheta) [Physical and chemical properties of molecular inorganic compounds (experimental data and calculation methods)]. St. Petersburg: Khimiya, 1996, 312 p. (In Russ.).Казачков Е.А. Расчеты по теории металлургических процессов. – М.: Металлургия, 1988. – 288 с.Kazachkov E.A. Raschety po teorii metallurgicheskikh protsessov [Calculations of the theory of metallurgical processes]. Moscow: Metallurgiya, 1988, 288 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.