Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

Vlasova O.A.
Одним из перспективных способов упрочнения поверхности стальных изделий является химико-термическая обработка (ХТО).

Для стали 30Х были построены математические модели, связывающие параметры двухкомпонентной ХТО (температура нагрева, время выдержки при этой температуре, общее количество бора, количество хрома) с толщиной и износостойкостью борохромированного слоя. При этом использовали методы математического планирования эксперимента с применением дробных факторных планов (типа 24-1 с определяющим контрастом 1=Х1Х2Х3).

Параметрами оптимизации служили износостойкость (основной параметр) и толщина слоя (ограничение). В качестве факторов выбраны температура нагрева Т, время процесса насыщения τ, количество бора в насыщающей смеси v1, количество второго насыщающего компонента (хрома) v2 соответственно. В качестве эталона износостойкости выбрана закаленная и низкоотпущеная углеродистая сталь У8 с твердостью 51-52 HRCэ.

Математическая модель, построенная по результатам оптимизации:

Y=14,675+0,7575Х1+0,6312Х2+0,5987Х4-0,5425Х1Х3+0,5912Х1Х4

где: Y - относительная износостойкость борохромированной стали, Х1 - температура, °С; Х2 - время выдержки в процессе насыщения; Х3 - содержание основного насыщающего элемента (бор), масс.%; Х4 - содержание второго насыщающего элемента (хром), масс%.

В результате оптимизации выявлено, что максимальной износостойкостью обладают слои, полученные при температуре 1050°С, времени насыщения 6 ч, и количестве хрома в насыщающей обмазке около 20%.

Наряду с высокой износостойкостью диффузионного слоя, на износостойкость упрочненного методами ХТО изделия в целом большое влияние оказывает также толщина диффузионного слоя. Поэтому, в целях оценки влияния параметров режима насыщения на толщину получающегося диффузионного слоя, была проведена оптимизация параметров для получения максимально возможных значений толщины диффузионного слоя. Полученная математическая модель:

Y=149,0625+49,0625Х1+39,6875Х2+17,8125Х4

где: Y - толщина диффузионного слоя, мкм, Х1 - температура, °С; Х2 - время выдержки в процессе насыщения; Х3 - содержание основного насыщающего элемента (бор), масс.%; Х4 - содержание второго насыщающего элемента (хром), масс%.

Анализ результатов статистической обработки экспериментальных данных показал, что основными критериями, определяющими износостойкость, являются температура процесса насыщения, время выдержки при температуре насыщения и количество хрома в насыщающей обмазке, а основными критериями, определяющими толщину диффузионного слоя, - температура и время насыщения. Бор в насыщающей обмазке в рассматриваемом количестве оказывает более слабое влияние на износостойкость и толщину диффузионного слоя по разработанным способам упрочнения. Но при снижении количества бора ниже 50% начинает сказываться и его влияние на износостойкость и толщину слоя.


Работа представлена на V научную международную конференцию «Инновационные технологии», Тайланд (Паттайа), 20-28 февраля 2008 г. Поступила в редакцию 15.01.2008.