Obrabotka Metallov 2011 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (51) 2011 33 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ УДК 621.785 УПРОЧНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ЛИТОЙ СТАЛИ КОМПЛЕКСНЫМ ДИФФУЗИОННЫМ НАСЫЩЕНИЕМ БОРОМ И ХРОМОМ В.И. МОСОРОВ 1 , ст. преп., аспирант, А.М. ГУРЬЕВ 2 , доктор техн. наук, профессор, Б.Д. ЛЫГДЕНОВ 1 , доктор техн. наук, доцент, Д.С. ФИЛЬЧАКОВ 1 , ст. преп., аспирант, ( 1 ВСГТУ, г. Улан-Удэ, 2 АлтГТУ, г. Барнаул ) Статья поступила 31 марта 2011 г. Мосоров В.И. – 610013, Республика Бурятия, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская 42, в, Восточно-Сибирский государственный технологический университет, e-mail: vlmosorov@yandex.ru Приведены результаты оптимизации процесса борохромирования. Исследована микроструктура диффузионных бо- рохромированных слоев и их микротвердость. Ключевые слова: борохромирование, восстановленный хром, математическое планирование, матрица планирова- ния, микроструктура, микротвердость, литая сталь 25Л. ВВЕДЕНИЕ Химико-термическая обработка (ХТО) является одним из эффективных и широко применяемых в промышленности методов повышения надежности и долговечности ответственных деталей машин, ин- струмента и технологической оснастки. В настоящее время химико-термическая обработка имеется на любом машиностроительном предприятии, тем не менее можно утверждать, что она делает лишь свои первые шаги, а ее возможности практически не огра- ничены [1]. Наиболее перспективным методом ХТО можно считать многокомпонентное насыщение. В настоящей работе рассматривается процесс борохромирования – насыщение углеродистой ли- той стали бором и хромом. Цель борохромирова- ния – улучшение физико-химических характеристик боридных слоев, обладающих высокой хрупкостью, недостаточной коррозионной стойкостью и жаро- стойкостью [2, 3]. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАСЧЕТЫ В качестве материала для исследований использо- вали литую углеродистую сталь 25Л. В основу состава насыщающей смеси для поверхностного упрочнения стальных деталей был принят карбид бора (В 4 С) как поставщик атомов бора. Следующим компонентом, входящим в состав насыщающей смеси, взят восста- новленный хром (Cr), являющийся поставщиком ато- мов хрома. Для активизации процесса насыщения ис- пользовался тетрафторборат калия (КBF 4 ). При оптимизации процесса борохромирования решается многофакторная задача по поиску опти- мальных условий проведения процесса с составле- нием математической модели изучаемого процес- са. В результате анализа априорной информации были выделены следующие факторы, влияющие на структурно-механические показатели борохромиро- ванных слоев стали 25Л: • время выдержки процесса; • температура; • состав насыщающей смеси: 27 % В 4 С + 40 % Сr восст + 30 % АI 2 O 3 + 3 % KBF 4 . Области определения указанных факторов были выделены на основании предварительных исследо- ваний, при этом для такого фактора, как состав на- сыщающей смеси, варьирование значений сводится к изменению процентного соотношения компонентов. В составе насыщающей смеси используется восстанов- ленный хром. Восстановление проводили при темпера- туре 1000 °С (рис. 1) в среде следующего состава: 30 % АI 2 O 3 +68 % (75 % Сr 2 O 3 + 25 %AI) + 2 % NH 4 CI.