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 156 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ а б Рис . 5. Распределение алюминия по глубине слоя для стали Ст 3 ( а ) и 3 Х 2 В 8 Ф ( б ) Fig. 5. The distribution of aluminum over the layer depth for steel St3 ( а ) and 3Kh2V8F ( б ) смеси превосходят неактивированные аналоги . Известно , что при ХТО в последних смесях мак - симальная концентрация алюминия при 1050 ° С достигает 17,5 % ( весовых ) на стали 3 Х 2 В 8 Ф и 11 % ( весовых ) на стали Ст 3 [19, 20]. При этом содержание алюминия после ХТО при 950 ° С сопоставимо для обеих смесей . Сравнительный анализ микроструктур об - разцов после ХТО в смесях до и после меха - ноактивации при 950 и 1050 ° С в течение 4 ч показал , что строение сталей можно разделить на три зоны в зависимости от расстояния от по - верхности : 1 – диффузионный слой , 2 – переход - ная зона , 3 – основной металл ( рис . 6, 7). Обра - ботка в обоих типах смесей при 950 ° С привела к формированию диффузионного слоя , состояще - го из алюминидов железа в виде протяженной светлой зоны и боридной цепочки в переходной зоне . Помимо этого на поверхности слоя разли - чима тонкая прослойка хрупкой фазы . Известно , что в результате бороалитирования при данной температуре на низкоуглеродистых сталях фор - мируются бориды Fe2B [4]. Толщина слоя разли - чается в зависимости от типа смеси . Так , на ста - ли Ст 3 значения соотносятся как 125 к 90 мкм соответственно до и после механоактивации ; на стали 3 Х 2 В 8 Ф толщина слоя соотносится как 115 к 65 мкм соответственно . Увеличение температуры ХТО до 1050 ° С привело к формированию диффузионных слоев с различной морфологией в зависимости от типа смеси . Так , морфология слоев после ХТО в ме - ханоактивированных смесях имеет схожее сло - истое строение , как в случае с ХТО при 950 ° С ( рис . 7, б , г ). Совершенно иное строение слоя наблюдается после ХТО в смесях без механо - активации ( рис . 7, а , в ). Данный тип слоя имеет сложную гетерогенную морфологию . Более под - робно строение , состав и свойства данного типа слоев описаны в работах [19, 20]. Диффузион - ные слои после ХТО в механоактивированных смесях значительно уступают по толщине слоям после ХТО без механоактивации , значения со - относятся для стали Ст 3 как 150 к 650 мкм , для стали 3 Х 2 В 8 Ф как 140 к 850 мкм соответственно . Очевидно , что разница в толщине слоя на сталях связана с исходным состоянием порошка перед ХТО . Должно быть , активация алюминия более вероятна , чем активация карбида бора в процессе измельчения . Данный процесс требует дальнейшего изучения . В качестве дополнительных исследований был проведен РФА насыщающей смеси после ХТО . Установлено , что после процесса ХТО в смеси образуется фаза FeB и остаточный B 4 C ( рис . 8). Наиболее вероятной причиной образования FeB в насыщающей смеси после ХТО является частичный перенос Fe из мелющих тел ( сталь - ные шарики ) при механоактивации , а также вза - имодействие смеси с внутренней поверхностью тигля , который был изготовлен из нержавеющей стали 12 Х 18 Н 10 Т . Вклад отделившихся частиц из мелящих тел в формирование борида железа