Obrabotka Metallov 2014 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (62) 2014 47 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ строение и свойства отдельных зон диф- фузионных боридных покрытий, а также на характер деградации борированного слоя при термоциклировании и износе. Материалы и методика проведения исследований Диффузионные боридные покры- тия наносили в порошковых смесях на основе карбида бора с галоидным активатором [4]. В качестве основы вы- браны штамповые стали 4Х5МФС и 7ХМФС, углеродистая сталь Ст3, не со- держащая легирующих элементов, и аустенит- ная сталь 12Х18Н10Т с максимальным количе- ством легирующих элементов. Микроструктуру покрытий исследовали методами оптической металлографии на оптическом микроскопе Neo- phot 21 и растровом электронном микроскопе ТESCAN VEGA II XMU, оборудованном пер- сональным компьютером и программным обе- спечением VEGA ТС. Локальный химический состав разных зон покрытий определяли с по- мощью системы рентгеновского волнодиспер- сионного (ВДС) микроанализа INCA WAVE 700 с программным обеспечением INCA. Фазовый состав покрытий определяли на рентгеновском дифрактометре Shimadzu XRD-700 в монохро- матизированном k α -излучении хромового анода. Микротвердость покрытий измеряли микро- твердомером FISHERSCOPE 2000 xym с систе- мой кинетического микроиндентирования, что позволило определить значения микротвердо- сти контактного нормального модуля упругости, полной работы вдавливания индентора А , работ сил упругого последействия А рел и остаточного формоизменения А о.ф [7]. Полная работа, затра- ченная на вдавливание индентора, определяется площадью под кривой нагружения, работа сил упругого последействия – площадью под кривой разгрузки, а работа, затраченная на остаточное формоизменение материала при вдавливании индентора, – площадью, ограниченной кривыми нагружения и разгрузки (рис. 1). Запас пластич- ности φ каждой зоны покрытий оценивали по формуле ϕ = î.ô 100%. À À Сравнительную оценку износостойкости по- крытий проводили по глубине износа в резуль- тате возвратно-поступательного движения по поверхности со средней скоростью 0,006 м/с полусферического индентора из твердого спла- ва ВК8, к которому прикладывали нагрузки 196, 392 и 588 Н. Параметры шероховатости поверх- ности после испытаний (60 проходов при каж- дой нагрузке) определяли на оптическом интер- ферометре Veeco. Термоциклирование образцов с покрытиями осуществляли путем нагрева до температуры 900 °С, выдержке 30 мин и охлаж- дения на воздухе. Рельеф поверхности после ис- пытаний исследовали на растровом электронном микроскопе ТESCAN VEGA II XMU. Результаты исследований и обсуждение При одинаковых режимах борирования по- крытия на исследованных сталях отличаются по строению, химическому и фазовому составу (табл. 1). Легирующие элементы основы влияют на процесс формирования диффузионных по- крытий, их химический состав и строение [2]. На углеродистой стали марки Ст3 покрытие пред- ставляет собой трехслойную композицию: внеш- ний слой боридов FeB в виде вытянутых зерен (на металлографическом шлифе после травле- ния они имеют более темную окраску, рис. 2, а ); основу покрытия составляет борид Fe 2 B (светлые иглы, рис 2, а ); на границе со сталью образуется переходная зона твердого раствора бора в фер- рите (концентрация бора плавно уменьшается от 4 масс. % до нуля в стали-основе). Характер- ной особенностью покрытия на стали марки Ст3 является глубокое внедрение конусообразных Рис. 1. Схема расчетов работы остаточного формоизменения А о.ф и работы сил последействия А рел