Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 2 2018 89 MATERIAL SCIENCE в соотношении 4:1 по массе соответственно. Ра- нее авторами был установлен состав пасты для одновременного насыщения бором и алюмини- ем с печным нагревом: 78 % B 4 C + 18 % Al + + 4 % NaF [10, 11]. Было принято решение об использовании данного состава при электрон- но-лучевом легировании. Электронно-лучевой нагрев проводили с помощью установки ЭЛУ-5 в Институте физики прочности и материалове- дения СО РАН. Обработку электронным пучком проводили по следующему режиму: ускоряющее напряжение U = 25 кВ, сила тока I = 60 мA (при борировании), I = 80 мA (при бороалитировании), скорость перемещения заготовки V = 3 мм/с (при бороалитировании), вакуум 10 –3 …10 –5 Па, диа- метр пучка d = 15 мм, время облучения t = 11,5 с (при борировании). Микроструктуру образцов исследовали на ме- таллографическом микроскопе «МЕТАМ РВ-34». Микротвердость определяли на микротвердоме- ре ПМТ-3М при нагрузке 0,5 Н. Рентгеноспек- тральный микроанализ проводили на растровом электронном микроскопе «JSM-6510LV, JEOL» с микроанализатором «INCA Energy 350, Ox- ford Instruments». Фазовый состав определяли на рентгеновском дифрактометре «Bruker D8» в медном излучении с интервалом съемки 10…70°. Исследования проводили в Центре коллективно- го пользования «Прогресс» ФГБОУ ВО ВСГУ- ТУ и Байкальском институте природопользова- ния СО РАН. Результаты и их обсуждение В результате электронно-лучевого борирова- ния на поверхности сталей сформировался слой глубиной до 1 мм. Микроструктуру слоев мож- но условно разделить на четыре зоны в направ- лении от поверхности к основному металлу: А – зона сферических и ромбических (призма- тических) кристаллов; B – зона заэвтектического состава; C – зона эвтектического состава и зона основного металла. В зоне A ромбические и призматические кри- сталлы (в некоторых случаях с недостающими гранями) ориентированы под различными угла- ми относительно направления электронного пучка (рис. 1). На стали 20 кристаллы данного типа заключены в оболочку из светлых сфе- рических кристаллов, временами полностью срастающихся друг с другом и образующих сплошную светлую зону с вкраплениями тем- ных ромбических кристаллов (рис. 1, a ). Со- держание бора в призматических кристаллах составляет 15…18 мас.%, в светлых сфериче- ских – 8…9 мас.%. Между кристаллами распола- гается эвтектика с содержанием 3…4 мас.% бора. Рентгенофазовый анализ (РФА) выявил наличие карбида бора, боридов железа FeB и Fe 2 B (рис. 2). На стали У12 формируется несколько иная структура. Ромбические и призматические кристаллы располагаются в зоне сферических кристаллов, разделенных между собой сеткой Рис. 1. Микроструктура борированных слоев на стали 20 ( а ) и У12 ( б ) в зоне A Fig. 1. The microstructure of boronized layers on steel 20 ( а ) and U12 ( б ) in zone A а б