Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 35 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ УДК 621.785.5 МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ БОРИДНЫХ ИГЛ ПРИ ДИФФУЗИОННОМ КОМПЛЕКСНОМ БОРОХРОМИРОВАНИИ ИЗ НАСЫЩАЮЩИХ ОБМАЗОК А.М. ГУРЬЕВ, доктор техн. наук, профессор, С.Г. ИВАНОВ, канд. техн. наук, А. Д. ГРЕШИЛОВ, канд. техн. наук, докторант, С.А. ЗЕМЛЯКОВ, канд. техн. наук, докторант, ( АлтГТУ, г. Барнаул ) Статья получена 23 марта 2011 г. Гурьев А.М. – 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, e-mail: gurievam@mail.ru Рассматриваются возможные механизмы диффузии атомов легирующих элементов при комплексном диффузионном поверхностном насыщении бором, хромом и титаном с целью их понимания и целенаправленного управления процессами комплексного многокомпонентного диффузионного упрочнения поверхностей стальных деталей машин и инструмента. Ключевые слова: термическая обработка, химико-термическая обработка, борирование, борохромирование, по- верхностное упрочнение, диффузия. Введение В связи с ростом стоимости и дефицитом легиро- ванного и высоколегированного проката все большее внимание уделяется различным видам и способам поверхностной обработки сплавов на основе железа. Наиболее часто применяемыми в настоящее время из них являются нанесение различных покрытий. Одним из достаточно широко распространенных способов нанесения покрытий является химико- термическая обработка – насыщение поверхности деталей машин и инструмента атомами различных элементов. Наибольшее распространение в про- мышленных техпроцессах получили: насыщение углеродом (цементация), азотом (азотирование) и совмещенный процесс (карбоазотирование либо цианирование). Наиболее часто вышеперечисленные покрытия предназначаются для повышения износо- стойкости, а следовательно, и ресурса работы сталь- ных деталей машин и инструмента. Однако на этом многообразие видов химико-термической обработки не исчерпывается: незначительное распространение также имеют борирование, цинкование, хромирова- ние, алитирование, силицирование и др. Так, напри- мер, силицирование придает на порядок более вы- сокую стойкость в растворах кислородсодержащих кислот по сравнению с другими процессами ХТО, хромирование и алитирование – значительно повы- шают тепло- и жаростойкость, а боридные слои – об- ладают наибольшей твердостью, износостойкостью и коэффициентом трения по сравнению с другими покрытиями [1]. Одним из главных достоинств химико-терми- ческой обработки является хорошая интегрируе- мость в техпроцессы предприятий металлообраба- тывающей отрасли. Методика проведения исследований В настоящей работе были проведены эксперимен- ты по одновременному комплексному насыщению бором и хромом из насыщающей обмазки на основе карбида бора и оксида хрома. Процесс насыщения проводился в условиях высокотемпературной изо- термической выдержки в течение 3 ч при температу- ре 950 °С [3–7]. После насыщения были проведены металлографический и дюрометрический анализы. Также на микроскопе JEOL с энергодисперсионным анализатором X-MAX посредством программного пакета INCA ENERGY был проведен микрозондо- вый анализ полученного покрытия. Результаты исследований и их обсуждение Микроструктура полученного диффузионного слоя с местами определения химического состава приведена на рис. 1. Как видно из рисунка, борид- ный слой на стали Ст 3, полученный одновременным