Actual Problems in Machine Building 2016 No. 3

Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 419 УДК: 621.785.5 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕАКЦИЙ ПРИ ПОВЕРХНОСТНОМ ЛЕГИРОВАНИИ СТАЛЕЙ Т.Г. ИВАНОВА 1 , аспирант М.А. ГУРЬЕВ 1 , канд. техн наук, докторант МЭЙ ШУНЧИ 2 , канд. техн наук, профессор ( 1 АлтГТУ, г. Барнаул, 2 Уханьский текстильный университет, г. Ухань) Иванова Т.Г. – 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, e-mail: tatiana-8989@mail.ru Проведен анализ механизмов диффузии бора с использованием термодинамического моделирования, позволяющего оценить влияние и вклад компонентов в процесс диффузионного насыщения. Расчеты проведены для процесса изотермического насыщения, температура процесса выбрана в пределах от 450 до 1150°С с шагом 50°С, рассчитаны энергия Гиббса и константы равновесия соответствующих реакций. Ключевые слова : сталь, борирование, термодинамика, моделирование. Введение Диффузионное борирование является одним из распространенных видов химико- термической обработки железоуглеродистых сплавов. Боридные слои, полученные диффузионным борированием на стальных деталях значительно (в 5-30 раз) повышают износостойкость, теплостойкость (в 1,5 — 2 раза) и коррозионную стойкость, что позволяет повысить их срок службы. Повышенный интерес к процессу борирования обусловлен возможностью получения в поверхностной зоне боридных слоев, характеризующихся уникальным комплексом эксплуатационных свойств и приемлемостью для обработки широкой гаммы конструкционных и инструментальных сталей. Улучшение эксплуатационных характеристик борированных изделий возможно лишь до определенного уровня, определянемого свойствами боридов и подборидной зоны, образующихся на поверхности и приповерхностном слое данного материала. В частности, для низколегированных углеродистых сталей этот уровень будет определяться свойствами боридов FeB и Fe 2 B. Методика исследования На основании предварительно проведенных исследований [1–5] установлено, что ответственным фактором для получения соответствующего покрытия является главным образом химическая природа борсодержащего вещества, а не массовая доля бора в насыщающей среде, так как содержание бора в борирующих смесях как правило значительно превышает требуемые его концентрации. Более детальный анализ механизмов фазо- и структуро-образования возможен при использованием термодинамического моделирования, позволяющего оценить влияние и вклад компонентов в процесс диффузионного насыщения