Особый случай диффузионного насыщения стали хромом

Особый случай диффузионного насыщения стали хромом при скоростном нагреве — образование структур перегрева. При этом значение скорости роста диффузионных слоев на несколько порядков превосходит все известные данные, полученные для диффузионного насыщения хромом углеродистых сталей. Образование структур перегрева наблюдается на сталях 45 и У8, нагретых со скоростью не ниже 100° С/с до 1250— 1300° С. Нагрев со скоростью 100° С/с приводит к образованию слоев с ровной или незначительно искривленной границей. При нагреве со скоростью 3000° С/с образуется слой с неровной границей и большим количеством глубоких вклинений диффузионного слоя в стальную основу образца по границам зерна.

Фазовый состав структур перегрева подразумевает наличие качественных, как запчасти CAT, составляющих: карбид (Cr, Fe)23C6, а-железо и аустенит. Карбид (Cr, Fe)7C3, обычно свойственный диффузионным хромированным слоям на сталях 45 и У8, не обнаруживается. В отличие от структуры диффузионных слоев, полученных при нагреве до 1200° С, в структурах перегрева не наблюдается полного разделения фаз на отдельные слои. В частности, на стали У8 слой карбидов на границе с гальваническим хромом не превышает 10% от общей глубины диффузионного слоя. Основная масс, карбидов сосредоточена в многочисленных дендритных колониях, расположенных по всему сечению слоя. На стали 45 наружным слой карбидов, как правило, отсутствует, карбид встречается] только в виде дендритов. Концентрация хрома в карбиде изменяется в пределах 60—80%, а в а-фазе составляет 20%.

Полученные данные показывают, что при скоростном нагреве до 1250—1300° С в диффузионном слое сталей 45 и У8 образуется жидкая фаза. Ускорение диффузии хрома и замедление диффузии углерода приводят к формированию диффузионного слоя] с химическим составом, точка солидуса которого на диаграмме Fe—Cr—С лежит ниже температуры нагрева (нагрев в печи до 1250—1300° С не приводит к образованию жидкой фазы в диффузионном слое). Как известно, коэффициент диффузии в жидкой фазе на несколько порядков больше, чем в твердой фазе. Этим, очевидно, объясняется аномально высокая скорость диффузионного насыщения стали хромом при скоростном нагреве выше 1200° С.