ВЛИЯНИЕ ДИФФУЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ БОР – ХРОМ – ЛАНТАН НА ЖАРОСТОЙКОСТЬ И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ СТАЛИ 4Х5МФ1С
DOI:
https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-3(49)-22-29Ключевые слова:
борирование, микротвердость, износостойкость, диффузия, жаростойкость, редкоземельные элементы, хром, лантанАннотация
Изучено влияние диффузионного покрытия, состоящего из бора, хрома и редкоземельного элемента лантан, на стойкость стали марки 4Х5МФ1С к высокотемпературному окислению и износу. Толщина диффузионного слоя после добавления хрома и лантана в насыщающий состав увеличилась в 2,2 раза (с 28,2 до 61,5 мкм)по сравнению с однокомпонентным борированием. Это связано с тем, что введение лантана вызывает искажение атомной решетки железа, увеличивает плотность дефектов, тем самым способствуя образованию боридного слоя. В боридном слое без добавления хрома и лантана количество пор и микротрещин больше. После добавления хрома и лантана боридный слой обладает более высокой плотностью и однородностью. В эксперименте по окислению при температуре 800 °C и выдержке в течение 6 часов толщина оксидного слоя образцов с диффузионным покрытием бор –хром –лантан уменьшилась с 68 до 22 мкм относительно однокомпонентного боридного слоя. Анализ оксидного слоя показал, что образцы после комплексного насыщения бором, хромом и лантаном имеют плотный и гладкий оксидный слой, в то время как у борированных в однокомпонентной насыщающей среде образцов наблюдаются трещины и поры. Износ образцов с комплексным диффузионным слоем после насыщения бором, хромом и лантаном имеет меньшую шероховатость, следы износа неглубокие, склонность слоя к сколам значительно уменьшилась. Добавление хрома и лантана в процессе борирования позволяет значительноповысить стойкость стали марки 4Х5МФ1С к окислению при высоких температурах и износостойкость.
Библиографические ссылки
Wang Z., Zhou M., Jiang Y., Liu Z. Effects of in situ NbC on the microstructure and high-temperature friction wear properties of 4Cr5MoSiV1 steel. Journal of Materials Re-search and Technology. 2023; 24: 6159–6173. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.04.221
Ying J., Bai-Xin D., Jun F., Feng Qiu, Hong-Yu Y.,Shi-Li S., Fang C., Qi-Chuan J., Lai-Chang Z. Advance on rock-breaking cutter steels: A re-view of characteristics, failure modes, molding processes and strengthening technology. Jour-nal of Materials Research and Technology. 2024; 31: 2328–2354. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.06.195
Геворгян Г.А., Филиппов А.А., Катаев Н.Н., Пачурин Г.В. Термическая обработка стали для оправки повышенной стойкости. Меж-дународный журнал гуманитарных и естественных наук.2022;2-1(65):70–73.EDN:JCNLJX. https://doi.org/10.24412/2500-1000-2022-2-1-70-73
Лыгденов Б.Д., Гурьев А.М., Чжен Ц., Мосоров В.И. Влияние содержания алюминия в обмазке на формирование диффузионного слоя при борировании стали Н13. Ползунов-скийальманах. 2021;3:51–54. EDN: WBJGYT
Mishigdorzhiyn U.L., Dyshenov B.A., Semenov A.P., Ulakhanov N.S., Markhadayev B.E.Prediction of the Thickness of a Boroaluminized Layer Using an Artificial Neural Network. J. Surf. Investig.2024;18,466–473. https://doi.org/10.1134/S1027451024020344
Feng Z., Duan Y., Cao Y. Qi H., Peng M., Wang X. Corrosion properties of ceramic coat-ing on pure titanium by pack boronizing with Nd2O3. Ceramics International.2023;49(10):15101–15113. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.01.093
Kayali Y., Kenar A. Effect of diffusion annealing on wear and cohesion behaviours of bo-ronized AISI 1040 steel. Tribology International. 2023;184:108428. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2023.108428
Yang R., Guo X., Yang H., Qiao J. Tribologi-cal behavior of boronized Fe40Mn20Cr20Ni20high-entropy alloys in high temperature. Sur-face and Coatings Technology. 2023;464:129572. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2023.129572
Türkmen İ., Keddam M. Boronizing of Monel K500 alloy: Microstructural characterization and modeling of boron diffusion. Materials Characterization. 2024;464:113995. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2024.113995
Zheng Q., Mei S., Xiao Z., Hu Z., Chen Z., XuQ, Guryev A., Lygdenov B. Tribological, oxidation and corrosion properties of ceramic coating on AISI H13 steel by rare earth-Cr composite boronizing. Ceramics International. 2024;50(6):8760–8776. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.12.193
Ortiz-Domínguez M, Keddam M. Solid Bo-ronizing of AISI 420 Steel: Characterizations and Kinetics Modelling. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces/ 2023;59(2):206–219. https://doi.org/10.1134/S2070205123700338
Emamverdian A.A., Sun Y., Cao C., Pruncu C.,Wang Y. Current failure mechanisms and treatment methods of hot forging tools (dies)-a review. EngineeringFailureAnalysis.2021;129;105678. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105678
Гурьев А.М., Иванов С.Г., Гурьев М.А., Де-ев В.Б., Логинова М.В. Влияние состава борсодержащей активной среды в виде об-мазки на структуру и свойства диффузион-ного слоя деталей из титана. Известия высших учебных заведений. Цветная ме-таллургия.2022;28(1):60–66. EDN:ADPEHL. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2022-1-60-66
Song T., Liu Q., Liu S., Yang T., Li Q., Xia C., Zhang X. Wear and corrosion resistance be-havior of Zr-2.5 Nb by pack carburizing and boronizing. Surface and Coatings Technology. 2024;482:130720. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.130720
Zhang J., Yuan H., Zheng X., Tu Y., Ran X., Wang W., Wang Q., Lin Y. Preparation and wear resistance of B–Al co-permeation layers on TC4 titanium alloy surface. Materials To-day Communications. 2024;39:108697. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.108697
Qu De-yi, Liu D., Wang Xin-yu, Duan Yong-hua, Peng Mingjun. Corrosion and wear properties of TB2 titanium alloy borided by pack boriding with La2O3. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2022;32(3):868–881. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65839-4
Günen A., Bölükbaşı Ö.S., Özgürlük Y., Özkan D., Odabaş O., Somunkıran İ. Effect of Cr addition on properties and tribological be-havior at elevated temperature of boride layers grown on borosintered powder metallurgy al-loys. Metals and Materials International. 2023;29(3):748–766. https://doi.org/10.1007/s12540-022-01251-3
Gao J., Yan Z., Liu S., Zhao Y., Li T., Tong W.Microstructure and mechanical properties of a Mo alloyed Fe–Cr–B alloy. Vacuum.2023;214:112238. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2023.112238
Fang Hui-min, Xia Liansen, Yu Qing-ping, Zhang Guang-sheng. Research on properties and growth kinetics of boride layer of Febased powder metallurgy material boriding strengthened with rare earth. Integrated Ferroelectrics. 2022;226(1):1–14. https://doi.org/10.1080/10584587.2022.2061188
Feng Z., Duan Y., Ma L., Zheng S., Li M., Peng M., He Y., Li Y. Microstructure and oxi-dation behavior of B-Al layers on Ti-6Al-4V alloy by REO-boriding and aluminizing at 700 °C, 800 °C, and 900 °C. Surface and Coatings Technology. 2024; 226(1):131044. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.131044
Kaner S., Kaplan Y., Pamuk Ö., Aksöz S. Produc-tion and tribological investigation of Cr borides by boriding of powder metallurgy pure chromium surface. Journal of Materials Engineering and Performance.2023;32(3):1017–1024. https://doi.org/10.1007/s11665-022-07195-4
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Цюань Чжэн, Михаил Алексеевич Гурьев, Сергей Геннадьевич Иванов, Шунчи Мэй, Алексей Михайлович Гурьев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
