The effect of powder mixtures composition on the structure and properties of carbide diffusion layers

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Thick-walled cylinders ( D/d ≥2) constitute a large group of parts with precise small diameter holes ( d =1…10 mm). Improvement of surface finish and accuracy of small diameter holes is an actual task and requires the development of new methods of processing and cold expansion is one of the most effective methods of finishing and hardening of holes in such parts. Along with high productivity, cold expansion helps to increase accuracy, improve surface roughness, considerably work-harden surface layer and generate favorable compressive residual stresses. However, residual stresses generated during cold expansion of parts such as thick-walled cylinders can be undesirably high in some cases. It is supposed that in order to maintain high accuracy of holes and to reduce residual stresses after cold expansion of thick-walled cylinders, which undergo throughout plastic deformations, it is needed to perform axial plastic compression with subsequent cold expansion with small interferences. To test the hypothesis, the accuracy of holes as well as hoop, radial and axial residual stresses in cylinders made of steel grade 50 (0.5% C, НВ 2170…2290 MPa) with hole diameter d =5 mm, outer diameter D =15 and length L =30 mm by Sachs method is studied. It is found that double-cycle cold expansion with total interference аΣ/d =5.1% generates hoop residual stresses with largest absolute value equal to 284 MPa, which, after plastic compression with strain ∆L/L equal to 0.5% and 1% and single-cycle cold expansion with interference a/d =0.9%, changed to 177 MPa. It is shown that high hole accuracy (IT7) achieved through double-cycle expansion remained at the same high level after plastic compression and single-cycle expansion.

About the authors

V. A Butukhanov

East Siberia State University of Technology and Management

Email: butuhanov_vyacheslav@mail.ru
40V, Klyuchevskaya st., Ulan-Ude, 670013, Russian Federation

B. D Lygdenov

East Siberia State University of Technology and Management

Email: lygdenov59@mail.ru
40V, Klyuchevskaya st., Ulan-Ude, 670013, Russian Federation

References

  1. Самсонов Г.В., Упадхая Г.Ш., Нешпор В.С. Физическое материаловедение карбидов. - Киев: Наукова думка, 1974. - 456 с.
  2. Comparison of mechanical properties of boronized and vanadium carbide coated AISI 1040 steels / A. Calik, F. Taylan, O. Sahin, N. Ucaf // Indian Journal of Engineering and Materials Sciences. - 2009. - Vol. 16. - P. 326-330.
  3. Surface modification of the X40CrMoV5-1 steel by laser alloying and PVD coatings deposition / L.A. Dobrzanski, E. Jonda, K. Lukaszkowicz, K. Labisz, A. Klimpel // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. - 2008. - Vol. 27, iss. 2. - P. 179-182.
  4. Dobrzanski L.A., Jonda E., Labisz K. Structure and properties of surface layer of hot-work tool steels alloyed using high power diode laser // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. - 2009. - Vol. 37, iss. 2. - P. 617-621.
  5. Electrolytic plasma processing for cleaning and metal-coating of steel surfaces / E.I. Meletis, X. Nie, F.L. Wang, J.C. Jiang // Surface and Coatings Technology. - 2002. - Vol. 150, iss. 2-3. - P. 246-256. - doi: 10.1016/S0257-8972(01)01521-3.
  6. Electron-beam boriding of low-carbon steel / A.A. Novakova, I.G. Sizov, D.S. Golubok, T.Yu. Kiseleva, P.O. Revokatov // Journal of Alloys and Compounds. - 2004. - Vol. 383. - P. 108-112. - doi: 10.1016/j.jallcom.2004.04.017.
  7. Structure of surface layers produced by non-vacuum electeon beam boriding / I.A. Bataev, A.A. Bataev, M.G. Golkovski, D.S. Krivizhenko, A.A. Losinskaya, O.G. Lenivtseva // Applied Surface Science. - 2013. - Vol. 284. - P. 472-481. - doi: 10.1016/j.apsusc.2013.07.121.
  8. Ворошнин Л.Г., Менделеева О.Л., Сметкин В.А. Теория и технология химико-термической обработки. - Минск: Новое знание, 2010. - 304 с.
  9. Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д., Власова О.А. Интенсификация процессов химико-термической обработки металлов // Фундаментальные исследования. - 2008. - № 8. - С. 48-50.
  10. Шматов А.А. Моделирование процесса формирования карбидного слоя при диффузионном хромованадировании стали У8 // Вестник Полоцкого государственного университета. - 2011. - № 11: Серия B: Промышленность. Прикладные науки. - С. 113-123.
  11. Исследование процесса диффузионного насыщения в смеси, содержащей оксид ванадия и алюминий / В.А. Бутуханов, А.Д. Грешилов, Б.Д. Лыгденов, О. Галаа // Ползуновский вестник. - 2012. - № 1-1. - С. 51-55.
  12. Новик Ф.С. Математические методы планирования экспериментов в металловедении. - М.: МИСиС, 1970. - 106 с.
  13. Грачев Ю.П., Плаксин Ю.М. Математические методы планирования эксперимента. - М.: ДеЛи, 2005. - 296 с. - ISBN 5-94343-096-2.
  14. Бутуханов В.А., Лыгденов Б.Д. Диффузионные карбидные покрытия на стали У8А // Актуальные проблемы в машиностроении. - 2016. - № 3. - С. 414-418.
  15. Диффузионные карбидные покрытия / В.Ф. Лоскутов, В.Г. Хижняк, Ю.А. Куницкий, М.В. Киндарчук. - Киев: Технiка, 1991. - 168 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».