ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА В СТАЛИ НА ПАРАМЕТРЫ ДИФФУЗИИ БОРА И ТОЛЩИНУ ДИФФУЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ ПРИ БОРИРОВАНИИ

Авторы

  • Михаил Алексеевич Гурьев Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, Уханьский текстильный университет, Zhejiang Briliant Refrigeration Equipment Co., Ltd. https://orcid.org/0000-0002-9191-1787
  • Сергей Геннадьевич Иванов Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, Уханьский текстильный университет https://orcid.org/0000-0002-5965-0249
  • Цюань Чжэн Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, Уханьский текстильный университет https://orcid.org/0000-0002-4596-1302
  • Алексей Михайлович Гурьев Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, Уханьский текстильный университет https://orcid.org/0000-0002-7570-8877

DOI:

https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-3(49)-30-36

Ключевые слова:

сталь, борирование, энергия активации, диффузия, углерод, бор, коэффициент диффузии, химико-термическая обработка

Аннотация

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.

Биографии авторов

Михаил Алексеевич Гурьев, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, Уханьский текстильный университет, Zhejiang Briliant Refrigeration Equipment Co., Ltd.

к.т.н., доцент кафедры «Машиностроительные технологии и оборудование», Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова; профессор, Уханьский текстильный университет; ведущий инженер, Zhejiang Briliant Refrigeration Equipment Co., Ltd.

Сергей Геннадьевич Иванов, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, Уханьский текстильный университет

д.т.н., заведующий ЛМИ ИЦ «ХимБиоМаш», ведущий научный сотрудник НУ, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова; профессор, Уханьский текстильный университет

Цюань Чжэн, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, Уханьский текстильный университет

аспирант

Алексей Михайлович Гурьев, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, Уханьский текстильный университет

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой начертательной геометрии и графики, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова; профессор, Уханьский текстильный университет

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

30.09.2024

Как цитировать

Гурьев, М. А., Иванов, С. Г. ., Чжэн, Ц., & Гурьев, А. М. (2024). ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА В СТАЛИ НА ПАРАМЕТРЫ ДИФФУЗИИ БОРА И ТОЛЩИНУ ДИФФУЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ ПРИ БОРИРОВАНИИ. Вестник Сибирского государственного индустриального университета, 1(3), 30–36. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-3(49)-30-36

Выпуск

Раздел

Физика конденсированного состояния

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)