Obrabotka Metallov 2015 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (66) 2015 52 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ верхностного легирования (лазерного, электро­ искрового), нанесения защитных и упрочняю- щих покрытий [2]. Поверхностное упрочнение металлообрабатывающего инструмента позволя- ет значительно повысить его служебные харак- теристики, долговечность, снизить расход вы- соколегированных инструментальных сталей и сплавов, уменьшить себестоимость обрабатывае- мых изделий. По сравнению с другими методами поверхностной обработки металлов (дробеструй- ный наклеп, накатка роликами, индукционная, газопламенная и электролитная закалка, лазерная обработка и т. д.) химико-термическая обработка, часто уступая им в производительности, имеет ряд существенных преимуществ [3–6]: 1) независимость от внешней формы изде- лия; 2) большое различие между свойствами серд- цевины и поверхности; 3) последствия перегрева поверхности могут быть устранены последующей термической об- работкой. Основными параметрами цементации, азо- тирования и борирования являются температу- ра нагрева и продолжительность выдержки при этой температуре [7]. Существенное значение для структуры и свойств упрочненного слоя имеют вид и химический состав насыщающей среды. При этом поверхностный упрочненный слой имеет хорошее сцепление с внутренней частью изделия. Наплавка или напыление по- крытий, существенно отличающихся от основы по химическому составу, не всегда пригодны для упрочнения сильно нагруженных изделий, поскольку в процессе эксплуатации может про- исходить отслоение поверхностного слоя. Кроме того, в этом случае происходит изменение разме- ров деталей [8]. Цель работы – провести сравнительный ана- лиз механизмов деградации упрочненных це- ментацией и борированием поверхностных сло- ев деталей режущей пары гидромеханического щелевого перфоратора. Материалы и методы исследования Исследованы упрочненные ХТО поверхност- ные слои на сталях марок 18ХГТ, У8, 4Х5МФС и 6Х6В3МФС. В работе исследовались три фрикционные пары после одинаковых условий эксплуатации. Первая режущая пара – ось из мягкой конструкционной стали 18ХГТ после це- ментации и нож из стали У8 с диффузионным бо- ридным покрытием. Вторая режущая пара – ось из стали 4Х5МФС и нож из стали 6Х6В3МФС с нанесенным на них диффузионным боридным покрытием. Третья режущая пара – нож из ста- ли 6Х6В3МФС и ось из стали 4Х5МФС после проведения полного цикла упрочняющей обра- ботки (диффузионного борирования, закалки и отпуска). Процесс диффузионного борирования про- водили в контейнере из нержавеющей стали с плавким затвором и крышкой (на рис. 1 пред- ставлен чертеж контейнера). При проведении процесса термодиффузионного борирования для приготовления порошковых насыщающих сме- сей используются следующие материалы: карбид бора с зернистостью 6-16П по ГОСТ 3647–80; окись алюминия безводная, ТУ 6-09-426-75, ГОСТ 8136–85; калий тетрафтороборат, ТУ 6-09-5304-86. Рис. 1 . Схема загрузки герметичного контейнера при термодиффузионном борировании в порошковых смесях: 1 – корпус контейнера; 2 – образцы или детали; 3 – рабочая порошковая смесь; 4 – отработанная порошковая смесь; 5 – силикатная крошка (плавкий затвор); 6 – крышка контейнера Для просеивания порошков насыщающей смеси используют сито с размером ячейки не бо- лее 1 мм. Герметичность контейнера обеспечивается за счет плавкого затвора, в качестве которого ис- пользовали жидкое стекло, размолотое до фрак-