Термодинамічні умови отримання комплексних карбідних покриттів
DOI:
https://doi.org/10.15407/mom2026.01.030Ключові слова:
термодинаміка, покриття, карбіди, мікротвердістьАнотація
У роботі розглянуто термодинамічні закономірності формування карбідних покриттів на сталях у процесах комплексного дифузійного насичення за участю хрому та титану. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення зносостійкості та довговічності деталей машин та інструменту, що працюють в умовах інтенсивного тертя, високих температур і агресивних середовищ. Основну увагу приділено моделюванню закритих багатокомпонентних термодинамічних систем Cr–Cl–C, Cr–Cl–C–Fe та Cr–Cl–C–Ti в умовах зниженого тиску.
Термодинамічний аналіз рівноважного стану реакційного середовища виконано з використанням програмного комплексу АСТРА в температурному інтервалі 600–1500 К за сталого тиску 102 Па. Визначено склад газової та конденсованої фаз, а також досліджено вплив вмісту вуглецю, заліза і титану на величину парціальних тисків хлоридів перехідних металів. Показано, що вміст вуглецю істотно впливає на фазовий склад карбідів хрому в конденсованій фазі, але практично не змінює парціальні тиски його хлоридів у газовій фазі. Встановлено, що введення титану призводить до появи в газовій фазі хлоридів титану та формування стабільного карбіду TiC у конденсованому стані.
На основі отриманих результатів зроблено висновки щодо послідовності формування шарів комплексних карбідних покриттів у процесі хромотитанування. Показано, що за низького вмісту титану переважає утворення карбідів хрому, тоді як підвищення концентрації титану зумовлює домінування процесів титанування з формуванням шару TiC. Результати термодинамічного моделювання підтверджено експериментальними дослідженнями покриттів на сталі У8А, які засвідчили формування багатошарових карбідних покриттів з підвищеною мікротвердістю. Отримані дані можуть бути використані для оптимізації технологічних параметрів процесів дифузійного насичення та прогнозування фазового складу захисних покриттів.
Посилання
Revie, R. W., & Uhlig, H. H. (2008). Corrosion and corrosion control: An introduction to corrosion science and engineering (4th ed.). John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/9780470277270
Fontana, M. G. (1986). Corrosion engineering (3rd ed.). McGraw-Hill.
Holmberg, K., & Matthews, A. (2009). Coatings tribology: Properties, techniques and applications in surface engineering (2nd ed.). Elsevier.
Davis, J. R. (Ed.). (2001). Surface engineering for corrosion and wear resistance. ASM International.
https://doi.org/10.31399/asm.tb.secwr.9781627083157
Vetter, J. (1995). PVD and CVD coatings for cutting tools. Surface and Coatings Technology, 76-77, 719-724.
https://doi.org/10.1016/0257-8972(95)02499-9
Bobzin, K. (2017). High-performance coatings for cutting tools. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 18, 1-9.
https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2016.11.004
Pierson, H. O. (1999). Handbook of chemical vapor deposition (CVD): Principles, technology and applications (2nd ed.). William Andrew.
https://doi.org/10.1016/B978-081551432-9.50005-X
Musil, J. (2012). Hard and superhard nanocomposite coatings. Surface and Coatings Technology, 207, 50-65.
https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.05.073
Thermo-Calc Software AB. (2026). Thermo-Calc software-Computational materials engineering. Retrieved February 1, 2026, from https://www.thermocalc.com
Thermo-Calc Software AB. (2026). Thermo-Calc: Product details and databases. Retrieved February 1, 2026, from https://www.thermocalc.com/products/thermo-calc
Outotec Oyj. (2026). HSC Chemistry-Software overview. Retrieved February 1, 2026, from https://www.hsc-chemistry.com
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 A. I. Dehula, N. A. Kharchenko, V. V. Hryb

Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.