ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ СЛОЕВ НА СТАЛИ МАРКИ 5ХНМ, ПОЛУЧЕННЫХ ПОРОШКОВЫМ БОРОМЕДНЕНИЕМ

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.

1. 1. Рыжкин А.А., Зотов В.В., Глоба Д.П., Ви-сторопская Ф.А. Трибохимический аспект влияния износостойких покрытий на износ при резании. Вестник ДГТУ. 2010;10(6):844–857.

2. Bulloch J.H., Henderson J.L. Some considerations of wear and hardfacing materials. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 1991;46:251–267.

3. Коротков В.А., Ананьев С.П., Злоказов М.В. Износостойкость сталей с плазменной закалкой и карбонитрацией. Нижний Тагил: НТИ (филиал) УрФУ. 2014:104.

4. Ahn D.-G. Hardfacing technologies for im-provement of wear characteristics of hot working tools: a review. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 2013;14:1271–1283.

5. Галынская Н.А., Кухарева Н.Г., Петрович С.Н., Бабуль Т., Обухович З. Исследование износостойкости боридных покрытий, полученных из композиционных порошковых сред. Наука и техника. 2012;1:10–16.

6. Емельянова Т.В., Грызунов В.И., Приймак Е.Ю., Фирсова Н.В. Упрочнение поверх-ностных слоев штамповых сталей борированием. Упрочняющие технологии и покрытия. 2017;13(1):40–44.

7. Трахтенберг Б.Ф. Стойкость штампов и пути ее повышения. Куйбышев: Куйбышевское книжное издательство. 1964:280.

8. Сорокин В.Г. Стали и сплавы. Марочник. Москва: Интермет Инжиниринг. 2001:608.

9. Salyi Z., Kaptay G., Koncz-Horvath D., Somlyai-Sipos L., Zoltan Kovacs P., Lukacs A., Benke M. Boride Coatings on Steel Protecting it AgainstCorrosion by a Liquid Lead-Free Solder Alloy. Metallurgical and Materials Transactions B. 2022;53:730–743.

10. Anthymidis K.G., Trakali A., Tsipas D.N. Production and Characterization of Boride Coatings on Steels. Key Engineering Materials. 2019;827:61‒66.

11. Xu R., Zhang J., Li Z., Zhang S., Zhang Y. Research Status of Metal Boride Hard Coatings. International Journal of Engineering Research & Technology. 2020;9(12):223‒226.

12. Malinochka Ya.N., Koval'chuk G.Z., Yarmosh V.N. Structure and properties of low-carbon steel alloyed with boron and copper. Structural Steels. 1982;24:760–765.

13. Полюшкин Н.Г. Основы теории трения, износа и смазки. Красноярск: Краснояр. гос. аграр. ун-т., 2013:192.

14. Ivanov A.S., Karmanov D.V., Vdovina O.N. Surface saturation of low-carbon martensite steels with boron and copper. Chemicothermal Treatment Published. 1999;41:246–249.

15. Pashechko M., Dziedzic K., Jozwik J. Analysis of Wear Resistance of Borided Steel C45. Materials. 2020;13(23):5529.

16. Тавтилов И.Ш. Практикум по основам теории трения, изнашивания и триботехническим испытаниям. Оренбург: Оренбургский гос. ун-т., 2017:231.