Obrabotka Metallov 2011 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (51) 2011 40 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ УДК 621.789: 669.1 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БОРИРОВАНИЯ В ПОРОШКОВОЙ СРЕДЕ, СОДЕРЖАЩЕЙ БОРНУЮ КИСЛОТУ В.Н. КОРНОПОЛЬЦЕВ, канд. техн. наук, научный сотрудник, (БИП СО РАН, г. Улан-Удэ). А.М. ГУРЬЕВ, доктор техн. наук, профессор, (АлтГТУ, г. Барнаул). Б.Д. ЛЫГДЕНОВ, доктор техн. наук, доцент, (ВСГТУ, г. Улан-Удэ) Статья поступила 28 марта 2011 г. Корнопольцев В.Н. – 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 Байкальский институт природопользования (БИП СО РАН), e-mail: kompo@mail.ru В работе приведены результаты экспериментальных исследований по диффузионному насыщению в составе, со- держащем борную кислоту. Получены диффузионные боридные слои с различными механическими свойствами в за- висимости от изменения состава насыщающей смеси. Ключевые слова: химико-термическая обработка, сталь, бориды, карбобориды, микротвердость. ВВЕДЕНИЕ Насыщение бором методами химико-термичес- кой обработки (ХТО) в настоящее время находит все более широкое применение для поверхностного упрочнения стальных и чугунных изделий. Борид- ные диффузионные покрытия обладают хорошей износостойкостью в связи с высокой микротвер- достью. Однако в некоторых случаях для поверх- ностного упрочнения выбору борирования препят- ствуют низкая пластичность покрытий и высокая стоимость наиболее применяемых борсодержащих компонентов аморфного бора и карбида бора, осо- бенно в условиях экономического кризиса. На наш взгляд, использованию в качестве бор- содержащего компонента при порошковом методе насыщения более дешевых материалов уделено недостаточно внимания. В отдельных случаях ис- пользуется технологический процесс с предвари- тельным восстановлением борного ангидрида алю- минием или магнием, с последующим размолом и использованием порошка в качестве добавки к насыщающей смеси. Однако при этом происходит спекание шихты при высокотемпературном синте- зе, что отрицательно сказывается при последую- щем использовании смесей. Введение балластной добавки в реакционную смесь приводит к непол- ному восстановлению борного ангидрида, и часть восстановителя расходуется на образование бори- дов, что резко снижает насыщающую способность используемых порошков. Совершенно очевидно, что в исследовании про- цессов химико-термической обработки, в частности борировании, много нерешенных вопросов, которые заслуживают внимания. Часть этих проблем ставит- ся и исследуется в настоящей работе. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ Нами разработан способ применения в каче- стве борсодержащего компонента обезвоживаемой борной кислоты, восстанавливаемой до бора алю- минием или магнием, который имеет ряд ноу-хау, обеспечивающих сыпучесть насыщающим порош- кам. Способ является совмещенным, при котором экзотермический процесс восстановления обезво- женной борной кислоты осуществляется в процессе ХТО, что позволяет значительно уменьшить энер- гозатраты. Процессы диффузионного насыщения проводили в порошковой среде. Технологический процесс выполнялся при 950 °С, время выдержки – 5 часов. Любая борированная поверхность, как прави- ло, состоит из двух зон: 1) зона боридов (однофаз- ная и двухфазная) и 2) переходная зона. Боридная зона в двухфазных боридных слоях независимо от химического состава стали представлена борида- ми FeB и Fe 2 B. Борид FeB располагается в верх-