Effect of Mechanical Activation of the Powder Mixture on the Structure and Properties of Boro-Aluminized Low-Carbon Steels

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 4 2020 152 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ обработки в пастах необходимо отнести : низкий расход насыщающих смесей ; отсутствие необ - ходимости контроля атмосферы в печах ; возмож - ность совмещения ХТО с закалкой ; наличие усло - вий , способствующих осуществлению обработки различных частей сложных деталей [3, 4]. В слу - чае с борированием наибольшее распространение получили насыщающие смеси на основе карбида бора , в качестве дополнительных легирующих эле - ментов используют алюминий , хром , титан и др . Обычно механоактивацией называют акти - вирование твердых веществ их механической обработкой . При измельчении в ударном и удар - но - истирающем режимах происходит накопле - ние структурных дефектов , увеличение кривиз - ны поверхностей , фазовые превращения и даже аморфизация кристаллов , что положительно влияет на их химическую активность [5–12]. В последнее время наибольший интерес у ис - следователей вызывает влияние механоактива - ции насыщающих смесей на свойства и размеры диффузионных слоев . В работах [13–18] показа - но положительное влияние механоактивирован - ных смесей для последующего процесса ХТО и других процессов поверхностной обработки . Отмечено , что после обработки увеличивается макро - и микротвердость , прочность при сжа - тии , а также гомогенность образованных слоев твердых карбидов . Ранее авторами работ [19, 20] была подо - брана насыщающая смесь для бороалитирова - ния из обмазок следующего состава : B 4 C 78 %, Al 18 %, NaF 4 %. Установлено , что обработка данным составом приводит к формированию боридных и алюминидных фаз на поверхности углеродистых и легированных сталей . При этом , регулируя температурно - временные параметры процесса , можно реализовать различные струк - турно - фазовые состояния слоев : с преимуще - ственным борированием или алитированием , со слоистой или гетерогенной микроструктурой . Методика исследований Механоактивации подвергались порошко - образные материалы : карбид бора B 4 C мар - ки F-220, алюминиевый порошок марки ПА -4 ( ГОСТ 6058–73), натрий фтористый NaF ЧДА ( ГОСТ 4463–76). Механоактивация смеси проводилась в пла - нетарной шаровой мельнице АГО -2, которая предназначена для быстрого сверхтонкого из - мельчения сверхтвердых порошковых материа - лов , получения субмикронных и нанопорошков и механоактивации материалов . Мельница АГО - 2 имеет два барабана объемом 100 мл , она ис - пользуется для измельчения различных ( в том числе сверхтвердых ) порошковых материалов в лабораторных и полупромышленных условиях . Процессы ХТО в порошках проводились в лабораторной печи ПМ -16 П - ТД при температу - рах 950 и 1050 ° С . ХТО подверглись образцы из сталей Ст 3 и 3 Х 2 В 8 Ф размером 20×20×10 мм . Продолжительность процесса обработки со - ставляла 2 и 4 ч соответственно . Сталь Ст 3 применятся в несущих элементах сварных и несварных конструкций и деталей ( состав , в % ( весовых ): Fe ≈ 97, С 0,14…0,22, Si 0,15…0,3, Mn 0,4…0,65). Сталь 3 Х 2 В 8 Ф применяется в тя - желонагруженном прессовом инструменте при горячем деформировании легированных кон - струкционных сталей и жаропрочных сплавов ( состав , в % ( весовых ): Fe ≈ 87, С 0,3…0,4, Si 0,15…0,4, Mn 0,15…0,4, Cr 2,2…2,7, W 7,5…8,5, V 0,2…0,5, Mo до 0,5). Механоактивированная смесь засыпалась в тигель вместе с исследуемы - ми образцами , далее тигель упаковывался и гер - метизировался сверху плавким затвором для гер - метизации . Охлаждение тиглей проводилось на открытом воздухе при комнатной температуре . Далее тигли вскрывались , образцы зачищались от остатков насыщающей смеси . Размеры частиц определялись с помощью рас - трового электронного микроскопа JSM-6510LV JEOL ( Япония ) с системой микроанализа INCA Energy 350, Oxford Instruments ( Великобритания ) в Центре коллективного пользования « Прогресс » ФГБОУ ВО « Восточно - Сибирский государствен - ный университет технологий и управления ». Фазовые составы смеси до и после механоак - тивации определялись с помощью рентгеновско - го дифрактометра D8 ADVANCE фирмы Bruker AXS в медном излучении с интервалом съемки 10…70°. Определение микротвердости насыщен - ных слоев выполнялось микротвердомером ПМТ -3 М . Нагрузка составляла 50 г . Для расче - та микротвердости применялся программный комплекс Nexsys ImageExpert MicroHandness 2 ( ГОСТ 9450–76). Снимки микроструктур были сделаны с помощью металлографического ми -