Вплив попереднього наводнювання на термодифузійне хромування та кавітаційну стійкість вуглецевих криць і сірого чавуну

М. С. Стечишин$^{1}$, М. Є. Скиба$^{1}$, Н. С. Машовець$^{1}$, В. С. Курской$^{1}$, М. І. Цепенюк$^{2}$

$^{1}$Хмельницький національний університет, вул. Інститутська, 11, 29016 Хмельницький, Україна
$^{2}$Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, вул. Руська, 56, 46001 Тернопіль, Україна

Отримано: 08.03.2024; остаточний варіант - 06.05.2024. Завантажити: PDF

Запропоновано спосіб термодифузійного хромування в порошках, який включає попереднє електролітичне наводнювання за катодної поляризації у 26%-розчині сірчаної кислоти. Наведені в роботі дані результатів переконливо свідчать про ефективність наводнювання для збільшення товщини карбідної зони вуглецевих криць і чавунів. Попереднє наводнювання дало змогу значно збільшити товщину карбідної зони дифузійного шару. Аналіза одержаних залежностей показала, що найбільш інтенсивне зростання карбідного шару спостерігається за густини струму анодної поляризації для вуглецевих криць i = 1–3 мА/мм², а для чавуну i = 0,5–2,0 мА/мм². Так, товщина карбідної зони на вуглецевих крицях 20 і 45 збільшилася приблизно в 3 рази, а на чавуні — в 1,4 рази. Було проведено оптимізацію з метою знаходження оптимальних умов наводнювання для одержання максимальної товщини карбідної зони хромованого шару, що визначає кавітаційно-ерозійну стійкість криць у технологічних розчинах харчових виробництв, зокрема у розчинах кухонної солі. Воднораз, кавітаційно-ерозійна стійкість (за втратами маси за 3 год випробувань на магнетострикційному вібраторі) в 3%-розчині NaCl підвищується для криці 45 в 10 разів, для криці 20 в 12 разів порівняно з нормалізованими, а для чавуну СЧ20 в 3,6 рази порівняно із звичайним хромуванням і в 25 разів порівняно із його стійкістю в стані поставки.

Ключові слова: карбідний шар наводнювання, катодна поляризація, термодифузійне хромування, кавітація.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v46/i12/1173.html

PACS: 61.72.Hh, 81.20.Wk, 81.40.Np, 81.65.Kn, 81.65.Ps, 82.45.Bb, 88.30.Nn

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА

S. Z. Bokshtein, Diffusion Processes, Structure, and Properties of Metals: (Springer US: 2013).
M. A. Krishtal, Mekhanizm Diffuzii v Zheleznykh Splavakh [Mechanism of Diffusion in Iron Alloys] (Moskva: Mashinostroenie: 1972) (in Russian).
P. Anderson, J. Hirth, and J. Lothe, Theory of Dislocations (Cambridge University Press: 2017).
I. K. Pokhodnya, V. I. Shvachko, and S. V. Utkin, Mater. Sci., 38: 1 (2002).
A. N. Minkevich, Khimiko-Termicheskaya Obrabotka Metallov i Splavov [Chemical-Thermal Treatment of Metals and Alloys] (Moskva: Mashinostroenie: 1965) (in Russian).
O. M. Byalik, V. S. Chernenko, V. M. Pysarenko, and Yu. N. Moskalenko, Metaloznavstvo [Metals Science] (Kyiv: Politekhnika: 2002) (in Ukrainian).
Haessner Riederer, Recrystallization of Metallic Materials (Frank−Verlag: 1978).
M. S. Stechyshyn, M. E. Skyba, M. M. Student, V. P. Oleksandrenko, and M. V. Luk’yanyuk, Mater. Sci., 54: 395 (2018).
M. S. Stechyshyn, A. V. Martynyuk, Y. M. Bilyk, V. P. Oleksandrenko, and N. M. Stechyshyna, Mater. Sci., 53: 343 (2017).
H. V. Karpenko and R. Y. Kripyakevich, Vliyanie Vodoroda na Svoystva Stali [The Influence of Hydrogen on the Properties of Steel] (Moskva: Metallurgizdat: 1962) (in Russian).
V. I. Pokhmurs’kyi and K. B. Vasyliv, Mater. Sci., 48: 125 (2012).
V. I. Pokhmurskyi and V. V. Fedorov, Vplyv Vodnyu na Dyfuziyni Protsesy v Metalakh [Influence of Hydrogen on Diffusion Processes in Metals] (Lviv: Fiz.-Mekh. In-t im. H. V. Karpenka NAN Ukrainy: 1998) (in Ukrainian).
V. F. Loskutov, V. G. Khizhnyak, Yu. A. Kunitskiy, and M. V. Kindrachuk, Diffuzionnyye Karbidnyye Pokrytiya [Diffusion Carbide Coatings] (Kyiv: Tekhnika: 1991) (in Russian).
S. Rudenki, M. Kartsev, A. Korneev, A. Kunchenko, Y. Kunchenko, V. Marinin, V. Kovalenko, M. Bortnytska, T. Ryzhova, I. Lyashenko, and L. Martynenko, Science and Innovation, 18, No. 2: 66 (2022).
І. M. Pastukh, Teoriya i Praktika Bezvodorodnogo Azotirovaniya v Tleyushchem Razryade [Theory and Practice of Hydrogen-Free Nitriding in a Glow Discharge] (Kharkiv: Natsional’nyy Nauchnyy Tsentr «Khar’kovskiy Fiziko-Tekhnicheskiy Institut: 2006) (in Russian).
U. Hadam and T. Zakroczymski, Int. J. Hydrogen Energy, 34, Iss. 5: 2449 (2009).
H. V. Karpenko, Vplyv Vodnyu na Mekhanichni Vlastyvosti Stali [The Influence of Hydrogen on the Mechanical Properties of Steel] (Kyiv: Vyd-vo AN URSR: 1960) (in Ukrainian).
A. Y. Nekoz, M. S. Stechyshyn, and N. A. Solohub, Sposob Khromirovaniya Izdeliya iz Staley i Chuguna [Method of Chromium Plating of Steel and Cast Iron Products] [Polozhitelnoe Reshenie VNIIGPE ot 13.07.1984 po Zayavke No. 3529615/22-02(196217). A.S. SSSR No. 1277633] (in Russian).
M. S. Stechishin, A. V. Martinyuk, and Y. M. Bilik, Journal of Friction and Wear, 39, Iss. 6: 439 (2018).
M. S. Stechishin, A. V. Martynyuk, V. P. Oleksandrenko, and Y. M. Bilyk, Journal of Friction and Wear, 40, Iss. 5: 468 (2019).
M. S. Stechyshyn, N. M. Stechyshyna, and A. V. Martyniuk, Kavitatsiyno-Ehroziyna Znosostiykist’ Detaley Obladnannya Molokozavodiv [Cavitation–Erosion Wear Resistance of Equipment Parts of Dairies] (Khmelnytskyi: KhNU: 2018) (in Ukrainian).
N. M. Stechyshyna, M. S. Stechyshyn, and N. S. Mashovets, Koroziyno-Mekhanichna Znosostiykist Detalei Obladnannya Kharchovykh Vyrobnytstv [Corrosion–Mechanical Wear Resistance of Food Production Equipment Parts] (Khmelnytskyi: KhNU: 2022) (in Ukrainian).
O. A. Humenna, Osnovy Naukovykh Doslidzhen’ [Basics of the Scientific Research] (Sumy: SumDPU im. A. S. Makarenka: 2007) (in Ukrainian).
S. E. Vazhyns’kyy and T. I. Shcherbak, Metodyka ta Organizatsiya Naukovykh Doslidzhen’ [Methodology and Organization of Scientific Research] (Sumy: SumDPU imeni A. S. Makarenka: 2016) (in Ukrainian).
M. Stechyshyn, M. Macko, O. Dykha, S. Matiukh, and J. Musial, Tribotechnologies of Strengthening and Wear Modeling of Structural Materials (Bydgoszcz: Foundation of Mechatronics Development: 2023).