Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 2 2018 94 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ до определенного размера, прежде чем на их по- верхности образуется дендритная оболочка вто- рой фазы. Моноборид железа FeB кристаллизуется в виде ромбических и призматических кристал- лов, на которых зарождается Fe 2 B в виде окру- глых дендритов. Так, кристалл FeB оказывается заключенным в оболочку из Fe 2 B как снаружи, так и внутри. Явление формирования «полых» призматических и ромбических кристаллов FeB или кристаллов с недостроенными гранями мо- жет быть объяснено тем, что формирование бо- ридов FeB начинается с граней с последующей кристаллизацией внутренних областей. Если содержание бора оказывается достаточным, то формируется монолитный кристалл борида же- леза FeB. Если же бора недостаточно для образо- вания FeB, образуется борид Fe 2 B в виде сфери- ческого кристалла в центре борида FeB. Остатки жидкости при охлаждении кристаллизуются в виде эвтектики (рис. 7). Предложенная последовательность форми- рования слоя при электронно-лучевом бориро- вании также справедлива и для электронно-лу- чевого бороалитирования. Единственным их отличием является состав эвтектики. Согласно тройной диаграмме состояния Fe–B–Al она со- стоит из фазы Fe 2 B и твердых растворов алюми- ния и бора в железе [17, 18]. Микроструктуру борированного слоя по- сле электронно-лучевого нагрева считают более предпочтительной, чем микроструктуру слоя, полученного традиционной обработкой с печ- ным нагревом (диффузионным борированием). Слои после такой обработки, как правило, име- ют игольчатое строение и состоят из FeB на по- верхности слоя и расположенным под ним Fe 2 B [13, 19–22]. Такое строение обусловливает ряд существенных недостатков, основным из кото- рых является «ступенчатое» изменение микро- твердости по глубине слоя, вследствие чего происходит скол более твердой и хрупкой фазы FeB в процессе эксплуатации деталей. Наличие структуры слоя, в которой бориды FeB и Fe 2 B распределены равномерно, должно приводить к повышению износостойкости. Это обусловлено тем, что вязкая матрица, состоящая из эвтекти- ки, будет удерживать твердые боридные включе- ния, не допускающие их хрупкого разрушения с последующим выкрашиванием. В случае с бороалитированием алюминиды переменного состава вместе с эвтектикой обе- спечивали бы пластичность, а бориды и алюми- ниды с постоянным составом – износостойкость и жаростойкость по всей глубине слоя соответ- ственно. Выводы 1. В отличие от традиционного (диффузион- ного) борирования, где первичной фазой явля- ется Fe 2 B, при электронно-лучевом борирова- Рис. 7. Схема кристаллизации при электронно-лучевом борировании: а – выделение первичных кристаллов FeB; б – образование ободков Fe 2 B вокруг кристаллов FeB; в – конечная структура, состоящая из кристаллов FeB призматической (ромбической) формы, кристаллов Fe 2 B сферической формы и эвтектики Fig. 7. The scheme of crystallization under electron beam boronizing: а – FeB primary crystallization; б – development of Fe 2 B rims around FeB crystals; в – the final structure: rhombic (prism) FeB crystals, rounded Fe 2 B crystals and eutectic system а б в