ПОВЫШЕНИЕ ПЛАСТИЧНОСТИ БОРИДНОГО ПОКРЫТИЯ НА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ: 10.25712/ASTU.1811-1416.2022.04.014

Василий Николаевич  Корнопольцев; Степан Алексеевич  Лысых; Александр Станиславович  Милонов

Авторы

Василий Николаевич Корнопольцев Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, 670047, Улан-Удэ, Россия https://orcid.org/0000-0003-1970-2945
Степан Алексеевич Лысых Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, 670047, Улан-Удэ, Россия; Институт физического материаловедения СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, 670047, Улан-Удэ, Россия https://orcid.org/0000-0002-1421-5251
Александр Станиславович Милонов Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, 670047, Улан-Удэ, Россия; Институт физического материаловедения СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, 670047, Улан-Удэ, Россия https://orcid.org/0000-0001-7397-3581

Ключевые слова:

борирование, боромеднение, пластичность, коэффициент диффузии, структура, микротвердость

Аннотация

В работе представлены сравнительные исследования структуры, микротвердости, коэффициента диффузии и пластичности борированного и боромедненного слоев, полученных на низкоуглеродистой стали Ст3 за время выдержки 3, 4 и 5 ч при помощи разработанного совмещенного твердофазного метода с использованием высокотемпературного синтеза насыщающих элементов из окислов бора и меди в процессе термической обработки (ТО), что приводит к интенсификации процесса легирования поверхности железоуглеродистых сплавов (ЖУС). При чистом борировании в процессе химической термообработки (ХТО) формирование покрытия происходит по классическому варианту с образованием слоя со структурой игольчатые кристаллиты, ориентированные от поверхности вглубь металла. После 5-ти часовой обработки формируется двухфазное покрытие из высшего борида FeB с микротвердостью 21-22 ГПа и расположенного под ним слоя низшего борида Fe₂B с микротвердостью 18-19 ГПа. Толщина слоя высшего борида составляет до трети от общей протяженности борированного покрытия. Максимальная длинна игл для борирования составила 120 мкм, Структура боромедненного покрытия также имеет структуру игольчатых кристаллитов, но отличается более плотной упаковкой и большей длинной игл – до 200 мкм. При боромеднении устанавливает положительный градиент роста микротвердости от поверхности вглубь слоя с максимальной величиной 18-18,5 ГПа на расстоянии 10…20 % от поверхности от общей толщины покрытия. Коэффициент диффузии бора при наличии в грануле окиси меди увеличивается до 4-х раз, определенный расчетом и уравнениями, полученными при помощи программного обеспечения Excel. Величина хрупкости e_пред для борирования составила 1,25-1,27, для боромеднения – 2,21-2,42, что оценивается баллами хрупкости: для борирования – 3, для боромеднения – 1. Наличие окиси меди в реакционной грануле способствует диффузии бора вглубь ЖУС с формированием фазы из низшего борида железа, что положительно сказывается на финишной обработке и эксплуатации обрабатываемых деталей.