ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 2 2022 91 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Влияние борирования и алитирования на структуру и микротвердость низкоуглеродистых сталей Павел Гуляшинов 1, a, *, Ундрах Мишигдоржийн 2, b, Николай Улаханов 3, 2, c 1 Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Сахьяновой, 6, г. Улан-Удэ, 670047, Россия 2 Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Сахьяновой 6, г. Улан-Удэ, 670047, Россия 3 Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, ул. Ключевская 40В, г. Улан-Удэ, 670013, Россия a https://orcid.org/0000-0001-6776-9314, gulpasha@mail.ru, b https://orcid.org/0000-0002-7863-9045, undrakh@ipms.bscnet.ru, c https://orcid.org/0000-0002-0635-4577, nulahanov@mail.ru. Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2022 Том 24 № 2 с. 91–101 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.2-91-101 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Важной проблемой современного материаловедения является повышение прочности и износостойкости инструментов и различных деталей машин за счет применения диффузионного насыщения поверхности металлов и сплавов разИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 669 - 15:621.793.6 Ключевые слова: Химико-термическая обработка (ХТО) Борирование Алитирование Карбид бора Алюминий Углеродистая сталь Легированная сталь Финансирование: Исследование выполнено при финансовом обеспечении гранта Российского Научного Фонда (проект 19-79-10163). Благодарности: Исследования частично выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов». АННОТАЦИЯ Введение. Борирование и алитирование являются одними из наиболее эффективных методов повышения эксплуатационных свойств (коррозионная стойкость, жаро- и износостойкость) деталей машин и инструментов. Твердофазные способы проведения данных методов химико-термической обработки (ХТО) требуют длительной выдержки при высокой температуре, что отрицательно влияет на структуру и свойства материала основы. В связи с этим подбор обоснованных температурновременных параметров процессов твердофазного борирования и алитирования является актуальной задачей. Цель настоящей работы заключается в оценке влияния процессов низкотемпературного борирования и алитирования на структуру и микротвердость диффузионных слоев на поверхности низкоуглеродистых сталей. В работе рассмотрены две марки сталей с содержанием углерода до 0,4 %: низкоуглеродистая сталь Ст3 и легированная сталь 3Х2В8Ф. Использование второй стали вызвано необходимостью выявить влияние легирующих элементов в стали на толщину диффузионных слоев и их состав. В качестве источников бора и алюминия выбраны порошковые смеси на основе карбида бора и алюминия. Результаты и обсуждения. Установлено, что при температуре процесса 900 °С и выдержке 2 часа после борирования на поверхности обеих сталей образуются бориды железа. При этом на стали Ст3 рентгенофазовым анализом (РФА) обнаружено два борида: FeB и Fe2B, а на стали 3Х2В8Ф – только фаза Fe2B. После алитирования обеих сталей образуется алюминий, содержащий фазы, такие как Al5Fe2, Na3AlF6 и Al2O3. Толщина полученного диффузионного слоя на Ст3 после борировании составляет 35 мкм, при алитировании – 65 мкм. Толщина диффузионного слоя на стали 3Х2В8Ф равна 15 мкм после борирования и 50 мкм после алитирования, что значительно меньше, чем на углеродистой стали, и, очевидно, связано с влиянием легирующих элементов. ХТО привела к значительному повышению микротвердости поверхности образцов. Так, максимальная микротвердость стали Ст3 возросла до 1920 HV, а стали 3Х2В8Ф до 1685 HV после борирования. Микротвердость после алитирования сопоставима для обеих сталей и равна 1000…1100 HV. Элементный анализ верхних участков диффузионных слоев показал соответствие содержания бора (7…9 %) и алюминия (50…53 %) обнаруженным РФА боридам и алюминидам железа. Во всех случаях наблюдается плавное снижение диффундирующих элементов по направлению от поверхности к основе. Для цитирования: Гуляшинов П.А., Мишигдоржийн У.Л., Улаханов Н.С. Влияние борирования и алитирования на структуру и микротвердость низкоуглеродистых сталей // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2022. – Т. 24, № 2. – С. 91–101. – DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.2-91-101. ______ *Адрес для переписки Гуляшинов Павел Анатольевич, к.т.н., научный сотрудник Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Сахьяновой, 6, 670047, г. Улан-Удэ, Россия Тел.: 8 (3012) 43-36-76, e-mail: gulpasha@mail.ru. История статьи: Поступила: 15 марта 2022 Рецензирование: 06 апреля 2022 Принята к печати: 27 апреля 2022 Доступно онлайн: 15 июня 2022
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1