DESIGNING THE TECHNOLOGY OF VACUUM CARBURIZING OF STEELS BASED ON MATHEMATICAL MODELING

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Chemical and thermal treatment ensures high performance properties and durability of most mechanical engineering products. It is shown that the developing the possibility of surface hardening of critical parts may be associated with the use of new methods of their treatment. A model of vacuum carburizing is developed, which is based on practical results. A solution to the equation determining the carbon flux density depending on the technological saturation factors in acetylene is proposed. When developing the calculation method, the peculiarity of carburization of low-alloy steels was taken into account. Recommendations on the choice of cyclic acetylene supply are given. The cyclic mode of acetylene supply was evaluated by a number of parameters: the cycle structure in the form of time ratios of active a and diffusive (passive) d stages; the total time of active stages, the total time of diffusion stages, their ratio, the total number of n cycles during τ saturation. Two programs were studied: the first involves solving a direct diffusion problem, and the second involves solving an inverse diffusion problem. It is shown that the use of the second program is preferable.

About the authors

Svetlana Al'bertovna Pahomova

Bauman Moscow State Technical University

Email: рahomo@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-3237-3835
Material Science Department, docent, candidate of technical sciences

Marina Alekseevna Gress

Bauman Moscow State Technical University

Email: dr.mgtu@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0004-5293-3678
Material Science Department

References

  1. Wołowiec-Korecka E. Modeling methods for gas quenching, low-pressure carburizing and low-pressure nitriding // Engineering Structures. 2018. V. 177. P. 489 - 505. – EDN: FPYNHZ.
  2. Болдырев А.П. Влияние фактора износа на характеристики пластинчатых поглощающих аппаратов подвижного состава железных дорог / А. П. Болдырев, А. М. Гуров, П. Д. Жиров [и др.] // Транспортное машиностроение. 2024. № 10(34). С. 27-35. doi: 10.30987/2782-5957-2024-10-27-35. – EDN GLNBUK.
  3. Pakhomova S. A. Manayev O. I. Effect of Heat Shotblast Treatment Exerted on the Contact Fatigue of Carburised Heat-Resistant Steel C0.12Cr2NiWV // Inorganic Materials: Applied Research. 2018. Vol. 9, no. 4, pp. 732-735. doi: 10.1134/S2075113318040251. – EDN VBCBAC.
  4. Балановский А.Е., Ву В.Г. Насыщение поверхности металла углеродом при плазменной поверхностной обработке // Упрочняющие технологии и покрытия. 2017. Т. 13. № 9 (153). С. 403—415. – EDN: ZHBJMP.
  5. Reinhold B. Plasma carburizing: exotic with potential. International Heat Treatment & Surface Engineering. 2009, vol. 3-4, pp. 136-140. doi: 10.1179/174951409X12542264514202.
  6. Otto F.J., Herring D.H. Vacuum carburizing of aerospace and automotive materials. Heat Treating Progress. 2005, vol. 5, no. 1, pp. 33-37.
  7. Закономерности массопереноса углерода при цементации в атмосферах низкого давления и граничные условия математической модели/ М.Ю. Семенов, П.Н. Демидов, М.Ю. Рыжова, И.П. Королев // Вестник Брянского государственного технического университета. 2016. № 3 (51). С. 102-107. – doi: 10.12737/22048. – EDN WRIVVZ.
  8. Моделирование процессов химико-термической обработки на основе интеллектуального анализа данных / С. Н. у. Абсаттаров, Н. К. Турсунов, Э. М. Бахтеев [и др.] // Universum: технические науки. 2024. № 9-2(126). С. 5-9. – EDN NNPOTC.
  9. Fedorov S., Fedorova L., Zaripov V. [et al.] Increasing the wear resistance of the executive surfaces of machine parts concentrated energy flows // Materials Today: Proceedings: 2019 International Scientific Conference on Materials Science: Composites, Alloys and Materials Chemistry, MS-CAMC, Saint Petersburg. 2020, 30 (3), pp. 388-392. doi: 10.1016/j.matpr.2019.12.382.
  10. Смирнов А.Е. Определение режимов вакуумной цементации на основе расчетного метода / А. Е. Смирнов, Р. С. Фахуртдинов, М. Ю. Рыжова, С. А. Пахомова // Упрочняющие технологии и покрытия. 2018. Т. 14. № 6(162). С. 269-274. – EDN XPNBVR.
  11. Семенов М. Ю., Смирнов А. Е., Рыжова М. Ю. Проблемы моделирования массопереноса углерода из насыщающей атмосферы низкого давления в сталь // МиТОМ. 2021. № 2(788). С. 39 - 43. – EDN: JUKKHD
  12. Kula P., Pietrasik, R., Dybowski K. Vacuum carburizing-process optimization // Journal of Materials Processing Technology. 2005, vol. 164 – 165, pp. 876-881. – EDN: KLULAR.
  13. Определение углеродного потенциала и коэффициента массопереноса углерода при вакуумной цементации сталей / М. Ю. Семенов, А. Е. Смирнов, Л. П. Фомина, С. Н. У. Абсаттаров // Металловедение и термическая обработка металлов. 2024. № 1(823). С. 8-13. doi: 10.30906/mitom.2024.1.8-13. – EDN FTXQTZ.
  14. Федин В.М. Обоснование применения новой технологии производства шпинтонов / В. М. Федин, Т. А. Попова, К. А. Чернышев, А. И. Фимкин // Транспортное машиностроение. 2025. № 1(37). С. 68-78. doi: 10.30987/2782-5957-2025-1-68-78. – EDN LVIOSM.
  15. Комаровский Н.В., Отока А.Г. Особенности проведения испытаний зубчатых колес тяговых передач локомотивов и моторвагонного подвижного состава (обзор) // Транспортное машиностроение. 2024. №9. С. 27-37. doi: 10.30987/2782-5957-2024-9-27-37.
  16. Atena H., Schrank F. Neiderdruck-Aufkohlung mit Hochdruck-Gasabsschreckung. HTM. 2002, vol. 57, no. 4, pp. 247–256. doi: 10.1515/htm-2002-570407.
  17. Pakhomova S.A., Unchikova M.V., Fakhurtdinov R.S. Gear wheels surface engineering by deformation hardening and carburization. Materials Science Forum. 2016, 870, pp. 383-391. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/MSF.870.383.' target='_blank'>www.scientific.net/MSF.870.383.
  18. Быков Ю.А., Унчикова М.В., Пахомова С.А., Помельникова А.С., Силаева В.И. Методика выбора материала и технологии термической обработки деталей машиностроения // Заготовительные производства в машиностроении. 2015. № 8. С. 43-47. – EDN: UCLTCZ.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).