ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 2 2022 94 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ а б Рис. 2. Микроструктуры стали Ст3 (а) и 3Х2В8Ф (б) после алитирования Fig. 2. Microstructures of St3 (a) and 3Cr2W8V (б) steels after aluminizing На рис. 2, а, б показаны структуры исследуемых сталей после алитирования. На стали Ст3 образовался более ровный поверхностный слой, состоящий в основном из Al5Fe2. На границе с основным металлом образуются по мере удаления от поверхности фазы AlFe, AlFe3 и твердый раствор в α-Fe [17–19]. Толщина диффузионного слоя на стали Ст3 равна 65 мкм, что сопоставимо со слоями, полученными алитированием, напылением и в расплавах солей (гальванический способ) [17]. На образце из стали 3Х2В8Ф виден слой средней толщины 50 мкм с неравномерной границей раздела с основным металлом. Локальные участки экстремумов толщины слоя, по-видимому, являются местами проплавления поверхности стали и частичного перехода в жидкое состояние на данных участках, что также сопровождается повышенной диффузией пропорционально повышению температуры. Последнее может быть вызвано прохождением экзотермической реакции восстановления металлов. При этом фазовый состав аналогичен составу на углеродистой стали Ст3, где алюминиды железа дополнительно легированы Cr, W и V. Низкое качество поверхности после алитирования связано с высокой реакционной способностью алюминия, сопровождающейся взаимодействием с кислородом и другими элементами атмосферного воздуха [20]. На рис. 3 показана диаграмма распределения микротвердости по глубине после процесса борирования для обеих сталей. Максимальная микротвердость для стали Ст3 наблюдается на поверхности слоя и на глубине до 10…15 мкм и достигает 1919,6 HV, что характерно для борирования за счет образования твердых боридов железа. На стали 3Х2В8Ф максимальное значение (1684,8 HV) наблюдается на глубине 15 мкм от поверхности, вероятно, в зоне с самой высокой концентрацией боридов. На рис. 4 представлена диаграмма распределения микротвердости по глубине после процесса алитирования для обеих сталей. Интерес вызывают полученные диаграммы распределения микротвердости после процесса алитирования для стали 3Х2В8Ф. Максимальное значение микротвердости для Ст3 составило 996 HV, а для стали 3Х2В8Ф оно достигло достаточно высоких показателей – 1119 HV. На данной диаграмме присутствует характерное увеличение микротвердости на глубине 150…180 мкм от поверхности. Локальное увеличение микротвердости соответствует переходной зоне непосредственно под слоем, что может указывать на повышенное содержание карбидов хрома и вольфрама. Повышение концентрации последних является результатом их вытеснения диффундирующим с поверхности алюминием. Вытеснение карбидов в глубь основного
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1