АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ ТВЕРДОФАЗНОМ БОРИРОВАНИИ СТАЛЕЙ

PYBRES

Аннотация

При разработке борсодержащих составов для твердофазного борирования необходимо четко понимать физико-химические особенности процессов, происходящих в реакционном пространстве при рабочей температуре. В настоящей работе представлены результаты анализа химических процессов, происходящих при борировании в порошковых смесях на основе B_аморфн - Na₂B₄O₇ и B₄C - NH₄Cl с добавкой в виде порошка отработанного керамического сварочного флюса алюминатно-основного типа. В ходе экспериментальных исследований проведено твердофазное борирование конструкционной углеродистой стали в разработанных составах при температуре 900°C в течение 2 часов и металлографический анализ полученных диффузионных слоев. В результате термодинамического анализа определены реакции, не имеющие термодинамических ограничений. Показано, что активация бора во всех исследуемых составах происходит преимущественно за счет разложения фторида бора, который синтезируется в реакционном пространстве. К образованию фторида бора приводят реакции с участием галогенидов B, Fe, Ca (в смесях B₄C - NH₄Cl) и Na, Ca (в смесях B_аморфн - Na₂B₄O₇). В составах B₄C - NH₄Cl синтезируется большее количество активного бора за счет протекания большего количества термодинамически предпочтительных химических превращений, приводящих к образованию BF₃. В результате металлографического анализа показано, что глубина диффузионного слоя при борировании в составах на основе B₄C - NH₄Cl более чем в 2 раза превышает глубину, полученную при использовании составов на основе B_аморфн - Na₂B₄O₇, а микротвердость выше на 30 %. Теоретически доказана и подтверждена экспериментально возможность использования отработанного керамического сварочного флюса в качестве компонента борирующих составов, выполняющего одновременно роль инертной добавки (SiO₂, MnO, CaO, MgO, Al₂O₃, FeO, TiO₂, ZrO₂) и активатора процесса борирования (CaF₂).