Actual Problems in Machine Building 2016 No. 3

Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 487 Одним из таких перспективных методов является бороалитирование. Последовательное или совместное насыщение бором и алюминием позволяет получить на поверхности слои с высокой стойкостью к окислительной среде при высоких температурах и высокой износостойкостью. Бороалитирование осуществляют различными методами: порошковым, в обмазках и суспензиях (шликерный), газовым, жидким [2-7]. В условиях, когда производство не серийное или требуется обработка только отдельных участков деталей целесообразно использовать шликерный метод, который так же позволяет совместить ХТО с последующей термической обработкой [3]. Цель данной работы заключалась в исследовании процесса бороалитирования в обмазках в условиях термоциклического нагрева. Материалы и методы исследования В работе использовали образцы из стали 20, на которые наносили обмазку, состоящую из карбида бора, алюминия и фтористого натрия в качестве активатора. При высоких температурах карбид бора активно взаимодействует с кислородом и образует на поверхности стеклообразную пленку борного ангидрида, которая изолирует активную обмазку и образец от окисления. Толщину обмазки выбирали согласно [8]: обмазка на основе карбида бора толщиной 3 мм эффективно действует приблизительно 4 ч при температуре 930 °С. Если температура составит 950 °С, то ее толщина должна составлять 4 - 6 мм. Раннее авторами был установлен интервал соотношения компонентов в составе обмазки для одновременного насыщения бором и алюминием равный (вес.%): B 4 C – 78-88; Al – 18-8; NaF – 4 [9,10]. Бороалитирование проводили двумя способами: изотермическим и термоциклическим. Термоциклирование осуществляли по трем режимам с 4, 8 и 16 циклами. Изотермическую обработку проводили при 950 °С, термоциклирование осуществляли в интервале температур 650 – 950 °С, общее время процессов составляло 4 ч. Скорость нагрева и охлаждения, определенная при помощи термопары «хромель-алюмель» и милливольтметра, составила 0,4 и 1,6 град/сек соответственно. Охлаждение между циклами проводили на воздухе. Металлографический анализ проводили на оборудовании Института материаловедения Технического университета г. Дрезден. Микротвердость определяли на микротвердомере ПМТ-3М. Рентгеноспектральный микроанализ проводили на растровом электронном микроскопе JSM-6510LV JEOL с системой микроанализа INCA Energy 350 в Центре коллективного пользования «Прогресс» ВСГУТУ. Жаростойкость образцов с бороалитированными слоями определяли весовым методом по увеличению массы при T=1000 °С в течение 50 ч. (ГОСТ 6130-71 «Металлы. Методы определения жаростойкости»). Изменение массы регистрировали на аналитических весах через каждые 5 ч испытаний на жаростойкость. Результаты и обсуждение Согласно [11] при ХТО возможно образование трех типов слоев: 1. Игольчатого строения, когда в насыщающей смеси небольшое содержание алюминийсодержащего вещества. В этом случае алюминий растворяется в небольшом количестве в боридах железа или по стыкам боридных игл и не образует самостоятельных фаз с железом.