Actual Problems in Machine Building 2016 No. 3

Actual Problems in Machine Building. 2016. N 3 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 488 2. Конгломератного строения, состоящих из боридных и алюминидных фаз. Бориды неправильной формы беспорядочно располагаются в алитированной части слоя. Основу таких слоев последовательно составляют алюминиды железа: Fe 2 Al 5, FeAl 3 , FeAl, Fe 3 Al и α-твердого раствора алюминия в железе и бориды железа FeB и Fe 2 B. 3. С преимущественно алитированной составляющей: α-твердого раствора алюминия в железе и алюминидов железа, чаще всего Fe 2 Al 5 . Бориды железа располагаются в виде цепочек кристаллов в переходной зоне между диффузионным слоем и основом металлом. После обработки в смеси состава (вес.%): B 4 C – 78, Al – 8 и NaF – 4, были получены бороалитированные слои, которые можно отнести ко второму и третьему типу (рис.1). Кристаллы игольчатой формы расположены в нижней и верхней части слоя. Причем, кристаллы в верхней части слоя ориентированы под разными углами относительно направления диффузии, а кристаллы на границе слой-основа - в направлении диффузии. Рис. 1. Микроструктуры бороалитированных слоев на стали 20: а) изотермический нагрев, б) термоциклирование (4 цикла), в) термоциклирование (8 циклов), г) термоциклирование (16 циклов). При проведении качественного и количественного анализа диффузионного слоя было установлено, что максимальное содержание бора в игольчатых кристаллах составляет около 17% после изотермической обработки. После обработки по режиму с 4 циклами - в среднем 12%, минимальное содержание бора в кристаллах наблюдается после обработки по режиму с 8 циклами и соответствует 4,8%, после обработки по режиму с 16 циклами среднее значение содержания бора составило 9,5%. Известно что, содержание бора в боридах железа составляет 16,23% (FeB) и 8,83% (Fe 2 B) [12]. Содержание алюминия на поверхности слоя после различных обработок отличается. Так, после изотермической обработки оно составляет 5,6%Al, после обработки по режиму с 4 циклами – 3,1%Al, после обработок по режимам с 8 и 16 циклами – 6,5-6,8%. Далее, по мере удаления от поверхности концентрация алюминия плавно снижается. В целом, увеличение количества циклов приводит к линейному снижению толщины диффузионного слоя со 120 мкм при изотермическом бороалитировании до 60 мкм при термоциклировании с 16 циклами. Это связано с уменьшением суммарного времени при температуре насыщения (950°С) во время термоциклирования. Микроструктура основного металла различается по величине зерна в зависимости от обработки. Балл зерна после изотермического бороалитирования соответствуют номеру 3, согласно ГОСТ 5639-82. После термоциклического бороалитирования по всем режимам балл зерна соответствует номерам 6 и 7. Микротвердость слоя в алитированной части на стали 20 при изотермическом и термоциклическом режиме с 4 циклами составляет 450-500 HV0.05, что соответствует а) б) в) г)