Obrabotka Metallov 2010 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ № 2 (47) 2010 22 слоев с оптимальными пластичностью и износо- стойкостью). По результатам исследований и оптимиза- ции химического состава разработаны новые составы насыщающих смесей и технология для комплексного поверхностного диффузион- ного упрочнения деталей машин и инструмен- та из конструкционных и инструментальных сталей [6, 7]. Испытания упрочненных по разработанной технологии штамповых вставок из стали 5ХНМ показали, что использование разработанной технологии диффузионного упрочнения позво- ляет повысить их стойкость от 2,5 до 4,35 раз в сравнении с ранее используемой технологией упрочнения, а также уменьшить трудоемкость процесса упрочнения в 3 раза без применения специального сложного оборудования. Сравне- ние результатов экспериментов, проведенных для получения аналитических зависимостей, подтверждает возможность замены в боль- шинстве случаев стали 5ХНМ на сталь 30ХМ, упрочненную разработанным способом боро- хромирования. Данное предположение обосновывает- ся тем, что сталь 5ХНМ является штамповой сталью и чаще всего применяется для горячей штамповки. Поэтому преобладающим видом износа для данной стали является образование так называемых разгарных трещин на поверх- ности штампа. Боридные слои на поверхности штамповых сталей кроме высокой износостой- кости обладают также свойством «залечивать» зарождающиеся разгарные трещины и таким образом значительно продлевать ресурс рабо- ты всего изделия в целом. При борировании стали 5ХНМ возможно получение диффузи- онного слоя толщиной до 70 мкм (слои боль- шей толщины обладают высокой хрупкостью и поэтому неработоспособны). При бориро- вании стали 30ХМ толщина слоя может быть увеличена до 120…150 мкм при сохранении работоспособности. В итоге значения износо- стойкости борированной стали 30ХМ находят- ся в соотношении с износостойкостью бори- рованной и неборированной стали 5ХНМ как (0,95…1,3):1:(0,37…0,54). В качестве эталона здесь принята сталь 5ХНМ, подвергнутая за- калке и отпуску (рис. 2). Рис. 2 . Износостойкость борохромированных ста- лей 5ХНМ и 30ХМ относительно стали 5ХНМ, под- вергнутой закалке и низкому отпуску (5ХНМ (ТО) эталон) Себестоимость изделия из стали 30ХМ, под- вергнутого борированию, равноценна себестои- мости неборированного изделия из стали 5ХНМ. Борирование удорожает стоимость изделия еще на 30 %. Таким образом, в некоторых случаях возможна замена стали 5ХНМ на более дешевую сталь 30ХМ, упрочненную борированием. При этом износостойкость может быть повышена в 1,15–2,34 раза при уменьшении затрат на изго- товление на 12 … 25 %. Повышение износостойкости упрочненных деталей в значительной степени обусловлено снижением хрупкости диффузионных слоев. Это достигается отсутствием необходимости в предварительной цементации при насыщении поверхностей стальных деталей одновременно бором и хромом либо бором и титаном и уве- личением толщины получаемых диффузионных слоев до 75 … 95 мкм (в зависимости от химиче-