ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 2 2022 92 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ личными химическими элементами. При применении термической обработки (закалка, отпуск) невозможно достичь заданных механических и эксплуатационных свойств. Альтернативой является химико-термическая обработка (ХТО), заключающаяся в диффузионном насыщении поверхности металлов и сплавов различными химическими элементами. Детали, подвергнутые ХТО, могут заменить собой изделия из дорогих специальных сталей и сплавов [1, 2]. В настоящее время известно несколько методов ХТО. В зависимости от насыщающей среды различают: газовые, жидкостные и твердофазные (в порошковых средах и пастах) [3, 4]. Как известно, борированные слои имеют высокую твердость, коррозионную стойкость и износостойкость. В случае с борированием в порошковых смесях и пастах наибольшее распространение получили насыщающие смеси на основе карбида бора [5]. Алитирование представляет собой насыщение поверхности алюминием для придания окалиностойкости при высоких температурах и для повышения сопротивлению атмосферной коррозии. Для алитирования используются разнообразные смеси, состоящие из порошков алюминия или ферроалюминия, оксида алюминия и др. [6, 7]. Необходимо отметить, что твердофазные способы проведения данных методов ХТО требуют длительной выдержки при высокой температуре, что отрицательно влияет на структуру и свойства материала основы. Известны другие методы повышения поверхностных свойств деталей машин, не требующие длительного температурного воздействия на материал основы. В первую очередь это методы обработки концентрированными потоками энергии (КПЭ), такие как лазерная и электронно-лучевая обработка (ЭЛО), способные за короткий промежуток времени нагреть участок поверхности материала [8–10]. Известны способы комбинированной обработки, сочетающие последовательные процессы ХТО с последующей лазерной и электронно-лучевой обработкой [11–13]. Последний способ позволяет модифицировать предварительно полученный диффузионный слой и устранить его дефекты (слоистость и фазовую неоднородность по глубине слоя, хрупкость, высокую поверхностную шероховатость). Необходимо отметить, что способы упрочнения КПЭ требуют специального дорогостоящего оборудования. Их применение оправдано в случае получения свойств, недостижимых традиционной обработкой. Таким образом, можно предложить комбинированный способ обработки изделий, где на первом этапе проводится ХТО с целью получения сплошного покрытия по всей площади поверхности. Далее наиболее ответственные участки будут дополнительно подвержены ЭЛО с целью модификации диффузионных слоев. Возможно также проведение электроннолучевого легирования (ЭЛЛ). Например, сначала проводят порошковое алитирование с печным нагревом, затем ЭЛЛ карбидом бора или, наоборот, традиционное борирование с последующим ЭЛЛ алюминием. Совмещенный процесс насыщения бором и алюминием (бороалитирование) позволяет синтезировать слои полифункционального назначения [14,15]. Данная статья содержит материалы по первому этапу обработки как самостоятельных процессов, повышающих комплекс физико-механических свойств сталей по всей площади изделия. Цель настоящей работы заключается в установлении влияния борирования и алитирования на структуру и свойства диффузионного слоя на поверхности низкоуглеродистых сталей. В работе приведены результаты апробации низкотемпературных режимов ХТО и проведен сравнительный анализ структуры и свойств на примере двух марок сталей. Методика исследований В качестве насыщающих смесей использовались порошкообразные материалы: карбид бора B4C марки F-220, алюминиевый порошок марки ПА-4 (ГОСТ 6058-73), оксид алюминия Al2O3 чда (ГОСТ 8136-85), натрий фтористый NaF чда (ГОСТ 4463-76). Для процесса борирования использовалась смесь 96 % B4C + 4 % NaF. Смесь для алитирования состояла из 48 % Al (порошок) + + 48 % Al2O3 + 4 % NaF. Процессы ХТО в порошках проводились в лабораторной печи ПМ-16П-ТД при температуре 900 °С. ХТО подверглись образцы из сталей Ст3 и штамповой стали 3Х2В8Ф размером 20×20×10 мм. Продолжительность процесса
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1