Хромирование

Хромирование — насыщение поверхности деталей хромом. В результате диффузионного хромирования повышается износостой­кость и коррозионная стойкость, а также сопротивление усталости. Диффузионному хромированию подвергают чугуны, стали различ­ных классов и назначений, сплавы на основе никеля, молибдена, вольфрама, ниобия, кобальта и металлокерамические материалы. Наибольшее распространение получили порошковый и вакуумный метод хромирования.

Углерод препятствует диффузии хрома в сталь. При хромировании легированной стали со средним и высоким содер­жанием углерода (0,3—1 % С) на поверхности образуется сплошной слой твердой и износостойкой карбидной фазы (Сг₂₃С₆ и Сг₇С₃). Далее следует переходная зона. Иногда для увеличения хромирован­ного слоя проводят предварительное обезуглероживание поверх­ности с помощью водорода. После хромирования низкоуглеродистой легированной стали на ее поверхности образуется слой интерметал­лических соединений (например, σ - фаза), придающий диффузионному слою повышенную хрупкость. Установлено, что легирующие эле­менты, стабилизирующие α - фазу, способствуют хромированию, а стабилизирующие γ - фазу тормозят диффузию хрома.

Следовательно, ванадий, ниобий, титан, молибден, вольфрам и хром способствуют хромированию, а марганец и никель действуют наоборот. Введение карбидообразующих элементов в малоуглероди­стые стали способствует получению больших слоев твердого раствора хрома. В этом случае углерод, связанный в карбидную фазу, не пре­пятствует диффузии хрома. Стали обыкновенного качества (ГОСТ 380—71), содержащие серы и фосфора более 0,05 % оказались непригодными для хромирования, так как после хромирования зна­чительно снижался комплекс их механических свойств.

В то же время для замены дорогих хромоникелевых нержавеющих сталей разработана технология глубокого хромирования листовой качественной малоуглеродистой стали (08кп). Хромирование производят в вакуумных камерах (10—10^-1 Па) при 1420 °С. За 18— 24 ч получают хромированный слой толщиной 2,0—2,5 мм с концен­трацией на поверхности до 70 % Сr. Вакуумное глубокое хромиро­вание применяют также для металлургических заготовок с после­дующей прокаткой на листы и трубы. Хромированный прокат хо­рошо штампуется, сваривается контактной и электродуговой свар­кой, отличается высокой коррозионной стойкостью в азотной кислоте, щелочах, пищевых средах, обладает сравнительно высокой жаростой­костью (до 800 °С) в продуктах сгорания природного газа.

При хромировании серого и ковкого чугуна при температуре 950—1000 °С в течение 4—6 ч в порошковой смеси (50 % FeCr, 45 % А1₂0₃ и 5 % NH₄C1 или NH₄I) на поверхности возникает сплош­ной слой карбидной фазы. На сером перлитном чугуне слой состоит из карбидов хрома (Cr, Fe)₂₃C₆ и (Cr, Fe)₇C₃ с микротвердостью 18000 МПа. На поверхности ферритного ковкого чугуна возникает карбонитридный слой Cr₂ (N, С), под которым находится слой кар­бидной фазы Сr₂₃С₆ с микротвердостью более 18000 МПа.

Целесообразно совмещать хромирование с термообработкой сплава и тем самым сокращать общее время обработки деталей. В циркуля­ционной установке шахтного типа исследована кинетика хромиро­вания молибдена и стали 12Х18Н9Т в иодидной газовой среде. В зоне расположения хрома с условной реакционной поверхностью 17 см² на литр рабочего пространства установки поддерживалась температура 850 °С, а в зоне расположения образцов температура в различных опытах изменялась от 1050 до 1150°С. Скорость газо­вого потока возле образцов (W = 0,45 м/с) и общее давление в уста­новке (0,03 МПа) были оптимальными.