ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА В СТАЛИ НА ПАРАМЕТРЫ ДИФФУЗИИ БОРА И ТОЛЩИНУ ДИФФУЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ ПРИ БОРИРОВАНИИ
DOI:
https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-3(49)-30-36Ключевые слова:
сталь, борирование, энергия активации, диффузия, углерод, бор, коэффициент диффузии, химико-термическая обработкаАннотация
В настоящей работе приведены систематизированные данные о влиянии содержания углерода в стали на параметры диффузиии толщину боридного слоя для большинства используемых в промышленности углеродистых сталей, начиная с углеродистой стали 15 и заканчивая заэвтектическими инструментальными сталями вплоть до У10 включительно. Насыщение поверхности сталей бором проведено при температурах 850, 950 и 1050 °С ранее разработанной и запатентованной насыщающей средой. Повышение содержания углерода в стали приводит к повышению энергии активации диффузии бора, что, в свою очередь, влечет снижение толщины диффузионного слоя. При этомснижение энергии активации носит не монотонный характер и зависит как от содержания углерода в стали, так и от температуры процесса насыщения. Повышение температуры процесса насыщения приводит к понижению энергии активации диффузии бора в среднем на 5 кДж/моль на каждые 100 °С. Повышение содержания углерода приводит к снижению толщины боридного слоя, причем в наибольшей степени это заметно при промышленно применяемых температурных интервалах борирования –от 950 до 1050 °С. Наиболее значительное снижение толщины боридного слоя происходит при содержании углерода в интервале от 0,35 до 0,50масс. %. В интервалах содержания углерода в стали от 0,15 до 0,35 и от 0,50до 0,95 масс. % характер снижения толщины боридного слоя можно считать линейным.
Библиографические ссылки
Emamverdian A.A., Sun Y., Cao C., Pruncu C., Wang Y. Current failure mechanisms and treat-ment methods of hot forging tools (dies)-a review. Engineering Failure Analysis. 2021;129(18):105678. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105678
Widomski P., Gronostajski Z. Comprehensive review of methods for increasing the durability of hot forging tools. Procedia Manufacturing. 2020;47:349–355. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2020.04.280
Ghalehbandi S.M., Biglari F. Predicting damage and failure under thermomechanical fatigue in hot forging tools. Engineering Failure Analysis. 2020;113:104545. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2020.104545
ВорошнинЛ.Г. Многокомпонентныедиф-фузионныепокрытия. Минск: Наукаитех-ника, 1981:296.
ASM International Handbook Comitee. ASM Handbook. Vol.5. Surface Engineering. 1994:2535. https://doi.org/10.1016/S0301-679X(00)00006-2
Химико-термическая обработка металлов и сплавов: Справочник/ Г.В. Борисенок, Л.А. Васильев, Л.Г. Ворошнин, и др. Москва: Металлургия, 1981:424.
Ворошнин Л.Г. Борирование промышленных сталей и чугунов. Минск: Науковадум-ка, 1981:205.
Kulka M., Pertek A., Klimek L. The influence of carbon content in the borided Fe-alloys on the microstructure of iron borides. MaterialsCharacterization. 2006;56(3):232–240.https://doi.org/10.1016/j.matchar.2005.11.013
Мельник П.И. Диффузионное насыщение железа и твердофазные реакции в сплавах. Москва: Металлургия, 1993:128.
Пат. 2345175 РФ. Способ упрочнения дета-лей из конструкционных и инструменталь-ных сталей / А.М.Гурьев, С.Г.Иванов, Б.Д.Лыгденов, С.А.Земляков, О.А.Власова, Е.А.Кошелева, М.А.Гурьев; Заявл. 03.04.2007; опубл. 27.01.2009. Бюл. No 3.
Бокштейн Б.С, Бокштейн С.З., Жуховицкий А.А. Термодинамика и кинетика диффузии в твердых телах. Москва: Металлургия, 1974:280.
Пригожин И., Дефэй Р. Химическая термо-динамика/ Пер. с англ. Москва: Бином. Ла-боратория знаний, 2010:533.
Оура К., Лифшиц В.Г., Саранин А.А. Вве-дение в физику поверхности. Москва: Наука, 2006:490.
Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела.3-е изд. Москва: Высшая школа, 2000:494.
Ролдугин В.И. Физикохимия поверхности. Долгопрудный: ИД"Интеллект", 2008:568.
ASM International Handbook Committee. ASM Handbook. Volume 4. Heat Treating. 1991:2173.
Lin G., Zhang Z., Qiu Z., Luo X., Wang J., Zhao F. Boronizing mechanism of cemented carbides and their wear resistance. Intern. J of Refractory Metals andHard Materials.2013;41:351–355. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2013.05.008
Delai O., Xia C., Shiqiang L. Growth kinetics of the FeB/Fe2B boride layer on the surface of 4Cr5MoSiV1 steel: experiments and modelling. J of Materials Research and Technology.2021;11:1272–1280. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.01.109
Mathew M., Rajendrakumar P. Optimization of process parameters of boro-carburized low carbon steel for tensile strength by Taquchi method with grey relational analysis. Materials & Design.2011;32:3637–3644.https://doi.org/10.1007/s12588-015-9128-x
Pertek A., Kulka M. Two-step treatment carbu-rizing followed by boriding on medium-carbon steel. Surface and Coatings Technology. 2003;173:309–314. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2011.11.016
Yu L., Chen X., Khor K.A., Sundararajan G. FeB/Fe2B phase transformation during SPS pack-boriding: Boride layer growth kinetics. Acta Materialia.2005;53:2361–2368.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2005.01.043
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Михаил Алексеевич Гурьев, Сергей Геннадьевич Иванов, Цюань Чжэн, Алексей Михайлович Гурьев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.