engineer-metallurgist of Laboratory “Metallurgical science and heat treatment”
инженер-металловед лаборатории «Металловедение и термическая обработка»
PhD (Engineering), Head of Laboratory “Metallurgical science and heat treatment”
кандидат технических наук, заведующий лабораторией «Металловедение и термическая обработка»
Doctor of Sciences (Engineering), chief researcher
доктор технических наук, главный научный сотрудник
PhD (Engineering), senior researcher
кандидат технических наук, старший научный сотрудник
PhD (Engineering), level II destructive testing specialist of Laboratory “Reliability”
кандидат технических наук, специалист II уровня по разрушающему контролю лаборатории «Надежность»
Last 10–15 years, in the world industrial practice, a great interest for the processes of low-temperature saturation of iron alloys with the nitrogen or with the nitrogen and carbon is observed. The galloping technology – carbonitriding – is one of such methods. The key point of the process is in the simultaneous saturation of steel surface with the nitrogen and carbon in the molten salts at a temperature of 540...580 °C. In the result of carbonitriding, high hardness is achieved on the product surface, and the wear-resistance, fatigue strength and stain-resistance increase.
However, despite the significant achievements in this direction, many issues are still not clarified or remain a subject of discussions, including the influence of heating temperature for carbonitriding on the possibility of the reversible temper brittleness manifestation in the medium-carbon alloy steels. In this paper, the impact of carbonitriding on the properties of base metal, in particular, its tendency to brittle fracture was studied. The authors determined the change of location of cold-brittleness threshold in the 30HGSA, 40HN2MA, 38HMA, and 40G2 steels both in the initial condition and after carbonitriding. Using the method of fractographic analysis, the authors determined the nature of fracture of steel study specimens and evaluated the shear area fraction of impact specimens. It is shown, that the tendency to temper embrittlement in the study steels is different and depends significantly on their chemical composition. The paper presents the results of field tests of drill pipes with screw joints made of 30HGSA, 40HN2MA, 38HMA, and 40G2 steels in various climatic zones. The authors recommend steels to produce tool joints for drill pipes using the carbonitriding methods for the thread face-hardening for the operation at low temperatures.
Последние 10–15 лет в мировой промышленной практике отмечается высокий интерес к процессам низкотемпературного насыщения железных сплавов азотом или совместно азотом и углеродом. Именно таким методом является быстро прогрессирующая технология – карбонитрация. Суть процесса заключается в одновременном насыщении стальной поверхности азотом и углеродом в расплаве солей при температуре 540…580 °С. В результате карбонитрации на поверхности изделия достигается высокая твердость, повышается износостойкость и усталостная прочность, возрастает сопротивление коррозии.
Однако, несмотря на существенные достижения в этом направлении, многие вопросы до настоящего времени не выяснены или остаются предметом дискуссий, в том числе влияние температуры нагрева под карбонитрацию на возможность проявления обратимой отпускной хрупкости в среднеуглеродистых легированных сталях. В статье изучено воздействие карбонитрации на свойства основного металла, в частности на его склонность к хрупкому разрушению. Выявлено изменение положения порога хладноломкости сталей марок 30ХГСА, 40ХН2МА, 38ХМА и 40Г2 как в исходном состоянии, так и после воздействия карбонитрации. Методом фрактографического анализа установлен характер разрушения исследуемых сталей и произведена оценка доли вязкой составляющей в изломе ударных образцов. Показано, что склонность к проявлению отпускной хрупкости в исследуемых сталях различна и в значительной степени зависит от их химического состава. Приведены результаты полевых испытаний бурильных труб с резьбовыми соединениями из стали 30ХГСА, 40ХН2МА, 38ХМА и 40Г2 в различных климатических зонах. Рекомендованы стали для изготовления замковых соединений бурильных труб с поверхностным упрочнением резьбы методом карбонитрации для работы в условиях низких температур.