Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,757

БОРИРОВАНИЕ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

Гурьев А.М. 2 Лыгденов Б.Д. 2 Гурьев М.А. 2 Мэй Шунчи 2 Власова О.А. 2
2 Уханьский текстильный университет

Химико-термическая обработка (ХТО) сочетает термическое и химическое воздействие с целью изменения химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя металла или сплава. ХТО осуществляется в результате диффузионного насыщения металла или сплава неметаллами (С, N. В и др.) или металлами (Al, Cr, Zn, W, Mo и др.) при определенной температуре в активной насыщающей среде.

В отличие от поверхностной закалки при химико-термической обработке разница в свойствах достигается не только изменением структуры металла, но и его химического состава. ХТО не зависит от формы деталей и обеспечивает получение упрочненного слоя одинаковой толщины по всей поверхности. ХТО дает более существенное различие в свойствах поверхности и сердцевины деталей. Насыщение поверхностного слоя происходит при нагреве детали до определенной температуры в среде, легко выделяющей насыщающий элемент в активном состоянии, и выдержке при этой температуре.

Следует также подчеркнуть, что химико-термической обработкой изделиям можно придать такой комплекс эксплуатационных свойств, достижения которого объемным легированием или невозможно, или экономически невыгодно.

Диффузионное борирование является одним из перспективных методов химико-термической обработки железа и сталей. Получающиеся в результате насыщения бором покрытия имеют характерное игольчатое строение. Структура, формирующаяся при борировании углеродистых сталей, существенно зависит от содержания углерода, находящегося в насыщаемом металле. По мере увеличения содержания углерода в стали скорость роста игл уменьшается и происходит сглаживание фронта боридного слоя. Кроме того, структура и толщина наружных боридных слоев зависит от состава насыщающей смеси и температуры процесса. Известно, что боридные слои, полученные в различных условиях, не являются однородными в структурном отношении и могут иметь более или менее выраженное сложное зубчатое строение.

Проблема твердых растворов бора в железе широко дискутируется в научной литературе. Атомы бора благодаря своим размерам и стремлению к ковалентной связи при вхождении в металлические сплавы занимают особое положение среди легирующих компонентов в стали. Растворимость бора в железе очень мала. Малая растворимость бора в железе влечет за собой интенсивное образование вторичных фаз этих элементов уже при малой концентрации бора. Бор с железом образует две фазы: Fe2B и FeB. При наличии углерода фазообразование в тройной системе Fe – C – B идет несколько иным путем. Наряду с боридами Fe2B и FeB образуются карбобориды (тройные фазы) Fe3(C,B) и Fe23(C,B)6. Карбобориды имеют переменный состав. В цементите Fe3C бор может заместить углерод на 80 %. В некоторых случаях наряду с предельным составом Fe3B0,8C0,2 указывают даже Fe3B0,9C0,1. Другие авторы считают, что бор замещает не более 2/3 атомов углерода в Fe3C. Сложное строение карбоборидов с переменным составом заслуживает своего исследования.

Не существует в настоящее время и четко сформулированной общей теории химико-термической обработки, позволяющей количественно интерпретировать результаты насыщения (фазовый остаток, структуру и свойства слоя), исходя из известных исходных технологических предпосылок (состава насыщающей среды и обрабатываемого сплава, давления в реакционном пространстве, температуры, времени процесса и т.д.).

Совершенно очевидно, что в проблеме борирования много нерешенных вопросов, которые заслуживают глубокого исследования, как теоретического, так и прикладного характера. Часть этих вопросов ставится и исследуется в настоящей работе.

Для выполнения исследования проводилось изучение структуры и фазового состава образцов методами оптической и электронной микроскопии и методом рентгеноструктурного анализа. Основной целью исследования являлось выяснение: механизмов процесса борирования, каналов поступления бора в легируемую им сталь, определение качественных и количественных характеристик процесса и параметров, формирующихся при борировании структур; особое внимание было уделено процессам борирования при однократном нагреве под борирование и при включении режимов термоциклирования.

В книге с учетом литературных данных и результатов исследований, проведенных авторами, рассматриваются детальный фазовый и структурный анализ борированной по различным режимам малоуглеродистой стали, с применением методов просвечивающей электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа. Исследованы и описаны основные закономерности и механизмы борирования и карбоборирования ферритоперлитной стали.

Предназначена книга для широкого круга специалистов – научных сотрудников и инженеров, занимающихся вопросами разработки и совершенствования технологии термической и химико-термической обработки металлов и сплавов, а также преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в области металловедения и физики металлов.


Библиографическая ссылка

Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д., Гурьев М.А., Мэй Шунчи, Власова О.А. БОРИРОВАНИЕ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 12-4. – С. 572-573;
URL: http://www.expeducation.ru/ru/article/view?id=9247 (дата обращения: 13.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074