Doctor of Sciences (Engineering),Head of Laboratory of Constructional Material Science
Доктор технических наук,заведующий лабораторией конструкционного материаловедения
PhD (Engineering), Researcher
Кандидат технических наук, научный сотрудник
Junior Researcher
Младший научный сотрудник
Problem. Chromium-nickel austenitic steels of the AISI 300 series are important structural materials for industrial applications over a wide range of operating temperatures. The most effective way to increase the strength, wearresistance, and durability of products made from such steels is the creation of diffusion or cladding layers, which bothharden the steel and perform a protective function. Aim. To identify the influence of the chemical composition of AISI310S and AISI 321 chromium-nickel austenitic steels on the features of structure formation during liquid carburizing.Methods. The studies were carried out using optical and scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and durometricanalysis. Results. It was found that after liquid carburizing at a temperature of 780 °C, the total content of carbide phase inAISI 310S steel is almost four times higher than in AISI 321 steel, amounting to 39.3 and 9.3 wt.%, respectively. Differences in the type of chromium carbides precipitated during carburizing of the investigated steels were revealed (Cr23C6 inAISI 321 steel and Cr7C3 in AISI 310S steel). It was identified that in both investigated steels, cementite Fe3C is alsoformed; however, discrepancies in the position of the characteristic peaks of cementite are observed. It was shown thatthe intensity of carbide formation processes during liquid carburizing of austenitic steels directly affects the depth ofthe hardened layer, which amounted to about 500 μm for AISI 321 steel and about 200 μm for AISI 310S steel. It was established that carburized AISI 321 steel has a significantly higher surface hardness (890 HV0.025) compared to the surfacehardness of carburized AISI 310S steel (590 HV0.025), which is due to the presence of α-martensite in the structure ofAISI 321 steel. Conclusions. The chemical composition of austenitic AISI 310S and AISI 321 steels has a significant impact on the processes of structure formation during liquid carburizing, which is caused by different diffusion conditions.
Проблема. Хромоникелевые аустенитные стали серии AISI 300 являются важными конструкционнымиматериалами промышленного применения в широком диапазоне рабочих температур. Наиболее эффективным способомповышения прочности, износостойкости и долговечности изделий из таких сталей является создание диффузионныхили плакирующих слоев, которые не только упрочняют сталь, но и выполняют защитную функцию. Цель. Выявитьвлияние химического состава хромоникелевых аустенитных сталей AISI 310S и AISI 321 на особенности структурообразования при жидкостной цементации. Методы. Исследования проводили с использованием методов оптическойи сканирующей электронной микроскопии, рентгеноструктурного и дюрометрического анализа. Результаты. Установлено, что после жидкостной цементации при температуре 780 °C общее содержание карбидной фазы в стали AISI 310Sпрактически в четыре раза выше, чем в стали AISI 321, и составляет, соответственно, 39,3 и 9,3 мас. %. Выявлены различия в типе карбидов хрома, выделившихся при цементации исследуемых сталей (Cr23C6 в стали AISI 321и Cr7C3 в стали AISI 310S). Установлено, что в обеих исследуемых сталях также образуется цементит Fe3C, однако имеют место несоответствия в положении характеристических пиков цементита. Показано, что интенсивность процессовкарбидообразования при жидкостной цементации аустенитных сталей напрямую влияет на глубину упрочненного слоя,которая составила около 500 мкм для стали AISI 321 и около 200 мкм для стали AISI 310S. Установлено, что цементованная сталь AISI 321 имеет существенно более высокую твердость поверхности (890 HV0,025) по сравнению с твердостьюповерхности цементованной стали AISI 310S (590 HV0,025), что обусловлено наличием α-мартенсита в структуре сталиAISI 321. Выводы. Химический состав аустенитных сталей AISI 310S и AISI 321 оказывает существенное влияние напроцессы структурообразования при жидкостной цементации, что обусловлено неодинаковыми условиями диффузии.