Obrabotka Metallov 2015 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (66) 2015 53 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ции (0,3…3) мм. Процесс термодиффузионного борирования проводили при температуре 900 °С, выдерживали 12 ч при этой температуре. После завершения выдержки при 900 °С печь следует выключить и охладить вместе с контейнером до комнатной температуры. Допускается выгрузить контейнер из печи при температуре 200…400 °С. При цементации детали загружали в стальной ящик с герметичным песчаным затвором. Уклад- ка деталей производится таким образом, чтобы они были покрыты карбюризатором со всех сто- рон, не соприкасались друг с другом и стенка- ми ящика. В качестве карбюризатора применя- ли смесь древесного угля с углекислыми солями (Na 2 CО 3 , ВаСО 3  и др.). Далее ящик герметично закрывается песчаным затвором и загружает- ся в печь. Цементацию проводили по режиму : 900…950 °С, 20 ч выдержки. Микроструктуру покрытий исследовали ме- тодами оптической металлографии на оптиче- ском микроскопе Neophot 21 и растровом элек- тронном микроскопе ТESCAN VEGA II XMU, оборудованном персональным компьютером и программным обеспечением VEGA ТС. Локаль- ный химический состав разных зон покрытий определяли с помощью системы рентгеновско- го волнодисперсионного (ВДС) микроанализа INCAWAVE 700, а характер распределения эле- ментов – энергодисперсионного (ЭДС) микро- анализа INCA ENERGY 450 с ADD-детектором и программным обеспечением INCA. Фазо- вый состав покрытий определяли на рентге- новском дифрактометре Shimadzu XRD-700 в монохроматизированном k α -излучении хромо- вого анода. Микротвердость покрытий измеря- ли на инструментированном микротвердомере FISHERSCOPE 2000 xym с системой кинетиче- ского микроиндентирования. Твердость по Бри- неллю измеряли в соответствии с требованиями ГОСТ 9012–59, по Роквеллу – ГОСТ 9013–59. Идентификацию микроструктуры сталей про- водили по ГОСТ 8233–56, цементованных слоев – по ГОСТ 32.81–97 «Макро- и микрострукту- ры зубчатых колес тягового подвижного состава. Оценочные шкалы и порядок контроля». Стро- ение боридных покрытий оценивали по ОСТ 24.977.01–82 «Борирование термодиффузионное штампового инструмента. Типовой технологи- ческий процесс» [9]. Результаты и обсуждение Первая исследованная фрикционная пара – ось из конструкционной стали 18ХГТ с це- ментованным поверхностным слоем и нож из инструментальной стали У8 с диффузионным боридным покрытием (рис. 2). В процессе экс- плуатации на оси оказываются динамические нагрузки от 26,7 до 62,3 МН. Рис. 2. Внешний вид цементованной оси из стали 18ХГТ ( а ); ножа из стали У8 с борированной поверхностью ( б ) а Толщина цементованного слоя на оси со- ставила 2 мм, микротвердость 970…985 HV 0,05 (рис. 3, а ). Такое состояние упрочненного слоя обеспечивает высокую износостойкость поверх- ности оси и препятствует адгезионному схва- тыванию с материалом ножа при эксплуатации [10]. Долговечность оси в этом случае будет определяться толщиной цементованного слоя, и когда он полностью разрушится в результате износа, вязкая сердцевина не выдержит высоких нагрузок. На поверхности боридного покрытия на стали У8 расположены столбчатые зерна бо- рида FeB (серая фаза на рис. 3, б ), под ним – бориды Fe 2 B. Микротвердость внешнего слоя боридов составила 1285 HV 0,05 , твердость серд- цевины – 46…47 HRC.