м.н.с. лаборатории физического материаловедения
Junior Research Fellow physical materials science laboratories
к.т.н., н.с. лаборатории химии полимеров
Candidate of Technical Sciences, Researcher at the Laboratory of Polymer Chemistry
к.ф.-м.н., с.н.с. лаборатории физического материаловедения
Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Senior Researcher, Laboratory of Physical Materials Science
к.т.н., заведующий лабораторией физического материаловедения
Candidate of Technical Sciences, Head of the Laboratory of Physical Materials Science
Износостойкость конструкционных сталей имеет большое влияние на технологию и экономику в машиностроении. Одни из наиболее дорогих производственных оснасток являются штампы, которые работают в сложных условиях и подвержены износу. Развитие способов упрочнения их поверхности, снижающие износ и увеличивающие тем самым ресурс штампов, очень важное направление как с точки зрения технологии их изготовления, так и с точки зрения экономии средств благодаря увеличению жизненного цикла производственной оснастки. Для изготовления штамповой оснастки при крупносерийном производстве в настоящее время используют преимущественно сталь марки 5ХНМ. Рассмотрена технология процесса химико-термической обработки рассматриваемой стали путем боромеднения с целью повышения износостойкости ее поверхности. Процесс боромеднения проводили в муфельной печи с использованием герметичных контейнеров в смеси, содержащей 62 % B4C, 17 % CuO, 19 % Al, 2 % NaF, при температуре 950 °С и временем выдержки 4 ч. Структура полученного упрочняющего покрытия игольчатая. Поверхностная твердость благодаря упрочняющему слою достигла 1850 HV и снижается до 1000 HV на глубине 180 мкм. Для измерения износа применяли машину трения с интегральным методом оценки. В процессе износа покрытия происходит обильное отделение мелких частиц металла и диффузионного слоя. Отделившиеся частицы, попадая в зону механического контакта деталей, вызывают микрорезание их поверхности. Однако, несмотря на это, сопротивление износу стали с покрытием возросло более чем в 22 раза по результатам тридцатиминутного испытания на машине трения. В качестве сравнительной технологии упрочнения применяли термическую обработка стали, в результате которой ее износостойкость возросла лишь в 2,6 раза при тех же условиях испытаний.
The wear resistance of structural steels has a great impact on technology and economics in mechanical engineering. One of the most expensive production bases are stamps, which operate in difficult conditions and are subject to wear. The development of methods for strengthening their surfaces, which reduce wear and thereby increase the life of stamps, is a very important direction both from the point of view of their manufacturing technology and from the point of view of cost savings due to an increase in the life cycle of production equipment. Currently, 5KHNM grade steel is used primarily for the manufacture of die tooling in large-scale production. The technology of the process of chemical and thermal treatment of the steel in question by boromining in order to increase the wear resistance of its surface is considered. The boromining process was carried out in a steel furnace using sealed containers in a mixture containing 62 % B4C, 17 % CuO, 19 % Al, 2 % NaF, at a temperature of 950 °C and a holding time of 4 h. The structure of the resulting reinforcing coating is needle-like. The surface hardness due to the reinforcing layer has reached 1850 HV and decreases to 1000 HV at a depth of 180 microns. A friction machine with an integral evaluation method was used to measure wear. During the process of coating wear, there is an abundant separation of small metal particles and the diffusion layer. The separated particles, falling into the zone of mechanical contact of the parts, cause micro-cutting of their surface. However, despite this, the wear resistance of coated steel increased by more than 22 times according to the results of a thirty-minute test on a friction machine. Heat treatment of steel was used as a comparative hardening technology, as a result of which its wear resistance increased only 2.6 times under the same test conditions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.