ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 1 2023 131 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Влияние продолжительности боромеднения на толщину диффузионного слоя и микротвердость углеродистых и легированных сталей Степан Лысых 1, a, *, Василий Корнопольцев 2, b, Ундрах Мишигдоржийн 1, c, Юрий Хараев 3, d, Александр Тихонов 4, e, Владимир Иванцивский 5, f, Никита Вахрушев 5, g 1 Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Сахьяновой 6, г. Улан-Удэ, 670047, Россия 2 Байкальский институт природопользования 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 4 Иркутский национальный исследовательский технический университет, ул. Лермонтова 83, г. Иркутск, 664074, Россия 5 Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия a https://orcid.org/0000-0002-1421-5251, lysyh.stepa@yandex.ru, b https://orcid.org/0000-0003-1970-2945, kompo@mail.ru, c https://orcid.org/0000-0002-7863-9045, undrakh@ipms.bscnet.ru, d https://orcid.org/0000-0001-6449-4175, kharaev@inbox.ru, e https://orcid.org/0000-0002-4917-9916, tihonovalex90@mail.ru, f https://orcid.org/0000-0001-9244-225X, ivancivskij@corp.nstu.ru, g https://orcid.org/0000-0002-2273-5329, vah_nikit@mail.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2023 Том 25 № 1 с. 131–148 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.1-131-148 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 669.1; 66.040 История статьи: Поступила: 15 декабря 2022 Рецензирование: 09 января 2023 Принята к печати: 03 февраля 2023 Доступно онлайн: 15 марта 2023 Ключевые слова: Химико-термическая обработка (ХТО) Боромеднение Диффузионный слой Углеродистая сталь Легированная сталь Микротвердость Шероховатость Финансирование: Исследование углеродистых сталей 45 и У10 выполнено в рамках государственного задания БИП СО РАН № 0273-2021-0007. Исследование легированной стали 5ХНМ выполнено при финансовом обеспечении гранта Российского научного фонда (проект 19-79-10163-П). Благодарности: Исследования частично выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» (соглашение с Минобрнаукой № 13.ЦКП.21.0034) и ЦКП «Научные приборы» Бурятского государственного университета им. Доржи Банзарова. Авторы выражают благодарность Улаханову Николаю Сергеевичу и Гуляшинову Павлу Анатольевичу за помощь в координации экспериментальных исследований. АННОТАЦИЯ Введение. Боромеднение – один из способов химико-термической обработки (ХТО), направленный на получение диффузионных слоев с высокими физико-механическими свойствами на поверхности углеродистых и легированных сталей. Толщина диффузионного слоя является наиболее важной характеристикой ХТО, которая определяет глубину упрочнения. Следовательно, интенсивность и основные характеристики процесса ХТО (толщина слоя, распределение концентрации легирующего элемента) будут зависеть от условий проведения процесса (температуры, времени выдержки и количества легирующего элемента). Целью настоящей работы является определение температурно-временных параметров диффузионного боромеднения, способствующих получению диффузионных слоев с максимальной толщиной. В работе рассмотрены результаты исследований по упрочнению углеродистых и легированных сталей (на примере стали 45, У10 и 5ХНМ) нагревом в порошковых насыщающих смесях, содержащих бор и медь. Процесс боромеднения проводили в герметичных контейнерах с порошковой насыщающей смесью, состоящей из карбида бора, оксида меди и фторида натрия в качестве активатора при температуре 950 °С, в течение 3…5 ч. Полученные образцы с диффузионным слоем исследовали на оптическом и растровом электронном микроскопе (РЭМ); определены микротвердость, элементный и фазовый состав слоев, а также шероховатость полученных поверхностей. Результаты и обсуждения. Исследована микроструктура полученных диффузионных слоев, показаны диаграммы изменения толщины слоев и распределения микротвердости по глубине диффузионных слоев. Установлено, что при увеличении времени выдержки с 3 до 5 часов толщина диффузионного слоя возрастает от 120 до 170 мкм на стали 45; от 110 до 155 мкм на стали У10 и от 130 до 230 мкм на стали 5ХНМ. Выявлено постепенное снижение концентрации бора и меди по толщине слоя с 15…16 % и 2…3 % на поверхности соответственно до нулевых значений на границе с основным металлом. Установлено, что процесс боромеднения приводит к созданию более протяженных по глубине боридных слоев на поверхности углеродистых и легированных сталей по сравнению с чистым борированием. Причем увеличение продолжительности выдержки при проведении процесса способствует наибольшему увеличению толщины слоя на стали 5ХНМ. Проведено исследование микрогеометрии, показаны микротопографии и профилограммы поверхностей образцов до и после боромеднения. Установлено, что шероховатость после боромеднения увеличивается в 2-3 раза по сравнению с исходной, а увеличение продолжительности процесса при этом не оказывает существенного влияния на шероховатость. Для цитирования: Влияние продолжительности боромеднения на толщину диффузионного слоя и микротвердость углеродистых и легированных сталей / С.А. Лысых, В.Н. Корнопольцев, У.Л. Мишигдоржийн, Ю.П. Хараев, А.Г. Тихонов, В.В. Иванцивский, Н.В. Вахрушев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2023. – Т. 25, № 1. – С. 131–148. – DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.1-131-148. ______ *Адрес для переписки Лысых Степан Алексеевич, м.н.с. Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Сахьяновой 6, 670047, г. Улан-Удэ, Россия Тел.: 8-924-397-24-76, e-mail: lysyh.stepa@yandex.ru.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1