Combined vacuum-arc hardening of frictional unit components

Abstract

For increasing the service life of steel components that form a friction pair and are operated under conditions of dynamic loads, elevated temperatures and corrosive media, the process of working contact surface modification has been developed with the use of the vacuum-arc technique. The process has been realized in a two-stage technological cycle, including hardening of the base material by ion-plasma nitriding that replaces effectively the “furnace” nitriding, and a subsequent deposition of protective coatings Mo-N (molybdenum nitride) and Ti-N (titanium nitride). Various physical properties of the modified samples (microhardness depth profiles, as well as structure peculiarities of nitrided layers and nitride coatings) have been investigated as functions of the parameters of the process under development. Comparative laboratory tests of service characteristics (abrasion/corrosion resistances) of the components have been made, and an essential improvement of these characteristics has been demonstrated for the modified surfaces.

В целях увеличения эксплуатационного ресурса стальных деталей, представляющих собой пару трения и работающих в условиях динамической нагрузки, повышенной температуры и коррозионной среды, разработан процесс модифицирования контактирующих рабочих поверхностей с использованием вакуумно- дугового метода. Этот процесс реализован в двухстадийном технологическом цикле: упрочнение основы методом ионно-плазменного азотирования, эффективно заменяющим «печное» азотирование, и последующее осаждение защитных покрытий Mo-N и Ti-N. Исследована зависимость ряда физических свойств модифицированных образцов (профили микротвeрдости по глубине от поверхности, а также структурные особенности азотированных слоeв и нитридных покрытий) от параметров разрабатываемого процесса. Выполнены сравнительные лабораторные испытания служебных характеристик (абразивной и коррозионной стойкостей) деталей и продемонстрировано существенное улучшение этих характеристик для модифицированных поверхностей.

В цілях збільшення експлуатаційного ресурсу сталевих деталей, що є парою тертя і працюючих в умовах динамічного навантаження, підвищеної температури і корозійного середовища, розроблено процес модифікування контактуючих поверхонь з використанням вакуумно-дугового методу. Цей процес реалізовано в двохстадійному технологічному циклі: зміцнення основи методом іонно-плазмового азотування, ефективно замінюючим «пічне» азотування, і подальше осадження захисних покриттів Mo-N і Ti-N. Досліджено залежність ряду фізичних властивостей модифікованих зразків (профілі мікротвердості по глибині від поверхні, а також структурні особливості азотованих шарів і нітридних покриттів) від параметрів процесу, що розробляється. Виконано порівняльні лабораторні випробування службових характеристик (абразивної і корозійної стійкості) деталей і продемонстровано істотне поліпшення цих характеристик для модифікованих поверхонь.