ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ • ОБОРУДОВАНИЕ • ИНСТРУМЕНТЫPrint ISSN: 1994-6309 Online ISSN: 2541-819X
Введение. Бороалитирование является одним из эффективных способов повышения эксплуатационных свойств (коррозионная стойкость, жаро- и износостойкость) низкоуглеродистых сталей. Твердофазные способы химико-термической обработки (ХТО) проводят из насыщающих смесей на основе порошковых материалов. Предварительная механоактивация данных порошков является одним из способов повышения свойств получаемого диффузионного слоя. Цель настоящей работы заключается в установлении влияния предварительной механоактивации порошковой смеси на структуру и свойства бороалитированного слоя на поверхности малоуглеродистых сталей. В работе рассмотрены результаты исследований по предварительной механоактивации насыщающей смеси при ХТО малоуглеродистых сталей (на примере Ст3 и 3Х2В8Ф) на основе порошкообразных карбида бора и алюминия. Показаны результаты проведенных экспериментов по предварительной механоактивации насыщающей смеси, установлена зависимость размеров частиц исходной смеси от продолжительности механоактивации. Получены образцы сталей с диффузионным слоем после ХТО. Установлено, что температура процесса оказывает значительное влияние на толщину полученных слоев. При увеличении температуры с 950 до 1050 °С на Ст3 толщина слоя возрастает с 120 до 150 мкм, на 3Х2В8Ф – с 105 до 140 мкм при времени выдержки 2 и 4 ч соответственно. Исследована микроструктура полученных образцов, показаны диаграммы распределения микротвердости от глубины диффузионных слоев. Установлено распределение Al по глубине полученного бороалитированного слоя. В качестве дополнительных исследований изучена насыщающая способность смеси после однократного применения в процессе ХТО. Результаты и обсуждения. Установлена принципиальная возможность применения механоактивации при ХТО для получения диффузионных слоев с заданными прочностными характеристиками. Увеличение продолжительности и температуры ХТО в механоактивированных смесях приводит к повышению содержания алюминия в слое.
Гуляшинов Павел Анатольевич
Мишигдоржийн Ундрах Лхагвасуренович
Улаханов Николай Сергеевич
1. Ворошнин Л.Г., Менделеева О.Л., Сметкин В.А. Теория и технология химико-термической обработки: учебное пособие. – М.: Новое знание, 2010. – 304 с.
2. Kulka M. Current trends in boriding: Techniques. – Cham, Switzerland: Springer, 2019. – 282 p. – (Engineering materials).
3. Atul S.C., Adalarasan R., Santhanakumar M. Study on slurry paste boronizing of 410 martensitic stainless steel using taguchi based desirability analysis (TDA) // International Journal of Manufacturing, Materials, and Mechanical Engineering. – 2015. – N 5. – P. 64–77. – DOI: 10.4018/IJMMME.2015070104.
4. Thermocyclic boroaluminizing of low carbon steels in pastes / U. Mishigdorzhiyn, I. Polyansky, I. Sizov, B. Vetter, A. Schlieter, S. Heinze, C. Leyens // Materials Performance and Characterization. – 2017. – Vol. 6, iss. 4. – P. 531–545. – DOI: 10.1520/MPC20160082.
5. Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов / отв. ред. А.С. Колосов; АН СССР, Сибирское отделение, Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья. – 2-е изд., перераб. и доп. – Новосибирск: Наука, 1986. – 303 c.
6. Механокомпозиты – прекурсоры для создания материалов с новыми свойствами / А.И. Анчаров [и др.]; отв. ред. О.И. Ломовский. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2010. – 432 с.
7. Фундаментальные основы механической активации, механосинтеза и механохимических технологий / [Болдырев В.В. и др.]; отв. ред. Е.Г. Аввакумов. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. – 342 с.
8. The effect of mechanical activation of metal powders on their reactivity and the properties of plasma-deposited coatings / V.A. Polyboyarov, A.E. Lapin, Z.A. Korotaeva, A. Cherepanov, O. Solonenko, N.S. Kobotaeva, Е.Е. Sirotkina, M. Korchagin // Physical Mesomechanics. – 2002. – N 5. – P. 89–94.
9. Shojaie M. Mechanically activated combustion synthesis of B4C-TiB2 nanocomposite powder // Journal of Advanced Materials and Processing. – 2017. – Vol. 5, N 1. – P. 13–21.
10. Self-propagating high-temperature synthesis in mechanically activated mixtures of boron carbide and titanium / M.A. Korchagin, A.I. Gavrilov, V.E. Zarko, A.B. Kiskin, Yu.V. Iordan, V.I. Trushlyakov // Combustion, Explosios, and Shock Waves. – 2017. – Vol. 53. – P. 669–677. – DOI: 10.1134/S0010508217060077.
11. Gaffet E., Bernard F. Mechanically activated powder metallurgy processing: a versatile way towards nanomaterials synthesis // Annales de Chimie Science des Matériaux. – 2002. – Vol. 27, iss. 6. – P. 47–59. – DOI: 10.1016/S0151-9107(02)90014-0.
12. Torabi O., Ebrahimi-Kahrizsangi R. Effect of the aluminum content on the mechanochemical behavior in ternary system Al-B2O3-C // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2013. – Vol. 36. – P. 90–96. – DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2012.07.006.
13. Яковенко Р.В. Влияние механоактивации на структуру и свойства хромистой карбидостали с добавками карбида бора // Современные проблемы физического материаловедения. – Киев, 2015. – Вып. 24. – С. 94–99.
14. Каченюк М.Н., Сметкин А.А. Эволюция структуры композиционных частиц при механоактивации порошковых смесей на основе титана, карбида кремния и углерода // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6.
15. An evaluation of a borided layer formed on Ti-6Al-4V alloy by means of SMAT and low-temperature boriding / Q. Yao, J. Sun, Y. Fu, W. Tong, H. Zhang // Materials. – 2016. – Vol. 9, N 12. – P. 993. – DOI: 10.3390/ma9120993.
16. Sytentesis of Al-B4C composite coating on low carbon steel by mechanical alloying method / A. Canakci, F. Erdemir, T. Varol, S. Özkaya, R. Dalm?s // Usak University Journal of Material Sciences. – 2014. – Vol. 1. – P. 15–22.
17. Wear resistance of HVOF sprayed coatings from mechanically activated thermally synthesized Cr3C2–Ni spray powder / H. Sarjas, K. Priit, K. Juhani, M. Viljus, V. Matikainen, P. Vuoristo // Proceedings of the Estonian Academy of Sciences. – 2016. – Vol. 65, N 2. – P. 101–106. – DOI: 10.3176/proc.2016.2.10.
18. Production of thermal spray Cr3C2-Ni powders by mechanically activated synthesis / D. Tkachivskyi, K. Juhani, A. Surzhenkov, P. Kulu, M. Viljus, R. Traksmaa, V. Jankauskas, R. Leišys // Key Engineering Materials. – 2019. – Vol. 799. – P. 31–36. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.799.31.
19. Microstructure and wear behavior of tungsten hot-work steel after boriding and boroaluminizing / U. Mishigdorzhiyn, Y. Chen, N. Ulakhanov, H. Liang // Lubricants. – 2020. – Vol. 8, iss. 3. – DOI: 10.3390/lubricants8030026.
20. Mishigdorzhiyn U., Sizov I. The influence of boroaluminizing temperature on microstructure and wear resistance in low-carbon steels // Materials Performance and Characterization. – 2018. – Vol. 7, N 3. – P. 252–265. – DOI: 10.1520/MPC20170074.
21. Jurci P., Hudáková M. Diffusion boronizing of H11 hot work tool steel // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2011. – Vol. 20. – P. 1180–1187. – DOI: 10.1007/s11665-010-9750-x.
Исследование выполнено при финансовом обеспечении гранта Российского Научного Фонда (проект 19-79-10163).
Гуляшинов П.А., Мишигдоржийн У.Л., Улаханов Н.С. Влияние механоактивации порошковой смеси на структуру и свойства бороалитированных малоуглеродистых сталей // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2020. – Т. 22, № 4. – С. 151–162. – DOI: 10.17212/1994-6309-2020-22.4-151-162.
Gulyashinov P.A., Mishigdorzhiyn U.L., Ulakhanov N.S. Effect of mechanical activation of the powder mixture on the structure and properties of boro-aluminized low-carbon steels. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2020, vol. 22, no. 4, pp. 151–162. DOI: 10.17212/1994-6309-2020-22.4-151-162. (In Russian).
