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

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 22 No. 4 2020 155 MATERIAL SCIENCE стали Ст 3 140…170 HV и для стали 3 Х 2 В 8 Ф 350…400 HV. Диаграмма распределения микротвердости после ХТО при температуре 1050 ° С и времени выдержки 2 ч представлена на рис . 4, а . Толщи - на диффузионного слоя на стали Ст 3 составила 120 мкм , для стали 3 Х 2 В 8 Ф – 105 мкм . Отступ от внешнего края – 25 мкм . Необходимо отме - тить , что с увеличением температуры до 1050 ° С проявляется так называемый краевой эффект , когда кромки образца имеют очень высокую твердость , но при этом повышенную хрупкость . Увеличение продолжительности процесса ХТО до 4 ч оказывает положительное влияние на толщину диффузионного слоя . Так , на об - разце Ст 3 она составила 150 мкм , а на стали 3 Х 2 В 8 Ф – 140 мкм . Отступ от внешнего края – 30 мкм . Распределение микротвердости пока - зано на рис . 4, б . При данных параметрах ХТО также проявился краевой эффект со значитель - ным выкрашиванием кромок образца , что мо - жет свидетельствовать о высокой концентрации хрупких фаз , предположительно , боридов или алюминидов железа в поверхностных слоях . Профиль микротвердости на легированной стали после обеих выдержек сопоставим . Ми - нимумы на кривых наблюдаются на глубине 90 и 150 мкм от поверхности в диффузионом слое и , вероятно , соответствуют зоне твердых раство - ров алюминия и углерода в железе соответствен - но [19]. Профиль микротвердости на стали Ст 3 более равномерный после короткой выдержки . При этом твердость в слое после четырехчасо - вой выдержки превосходит более чем в 2 раза значения после двухчасового ХТО . Интерес вызывают полученные диаграм - мы распределения микротвердости на образце стали 3 Х 2 В 8 Ф . На данных диаграммах присут - ствует характерное увеличение микротвердости на глубине 120 мкм от поверхности . Локальное увеличение микротвердости соответствует пере - ходной зоне непосредственно под слоем , что может указывать на повышенное содержание карбидов хрома и вольфрама . Повышение кон - центрации последних является результатом их вытеснения диффундирующими с поверхности бором и алюминием . Вытеснение карбидов в глубь основного металла связано с их взаимной нерастворимостью с боридами [21]. Таким образом , максимальная микротвер - дость для стали Ст 3 составила 800 HV по - сле ХТО при 1050 ° С в течение 4 ч , для стали 3 Х 2 В 8 Ф – 1025 HV после ХТО при 1050 ° С в течение 2 ч . Были исследованы образцы обработанных сталей на содержание Al в диффузионном слое и переходных зонах . На рис . 5, а , б показано рас - предение Al для Ст 3 и 3 Х 2 В 8 Ф соответствен - но . Из диаграмм видно , что увеличение тем - пературы процесса ХТО до 1050 ° С оказывает значительное влияние на содержание алюминия в диффузионных слоях и глубину проникно - вения . Например , максимальная коцентрация алюминия свыше 50 % ( весовых ) наблюдается после высокотемпературной ХТО в течение 4 ч . По данному показателю механоактивированные Рис . 4. Распределение микротвердости по глубине слоя после ХТО при 1050 ° С в течение 2 ч ( а ) и 4 ч ( б ) Fig. 4. The distribution of the microhardness over the layer depth after TCT at 1050 ° С for 2 hours ( а ) and 4 hours ( б ) а б