Борування конструкційних сталей з використанням насичуючих паст
Наведено результати дослідження можливості безконтейнерного борування сталей 40Х та 15Х11МФ з використанням паст. Проведено вибір насичуючих сумішей для виготовлення паст, порівняння властивостей зміцнених шарів та ідентифікацію їх структури. Показано можливість реалізації простого та ефективного за...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Металознавство та обробка металів |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2011
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63663 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Борування конструкційних сталей з використанням насичуючих паст / М.А. Погрібний, С.А. Князєв // Металознавство та обробка металів. — 2011. — № 1. — С. 33-38. — Бібліогр.: 7 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859615112029011968 |
|---|---|
| author | Погрібний, М.А. Князєв, С.А. |
| author_facet | Погрібний, М.А. Князєв, С.А. |
| citation_txt | Борування конструкційних сталей з використанням насичуючих паст / М.А. Погрібний, С.А. Князєв // Металознавство та обробка металів. — 2011. — № 1. — С. 33-38. — Бібліогр.: 7 назв. — укp. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Металознавство та обробка металів |
| description | Наведено результати дослідження можливості безконтейнерного борування сталей 40Х та 15Х11МФ з використанням паст. Проведено вибір насичуючих сумішей для виготовлення паст, порівняння властивостей зміцнених шарів та ідентифікацію їх структури. Показано можливість реалізації простого та ефективного захисту від окиснення насичуючої зони без використання захисної обмазки.
В работе приведены результаты исследования возможности безконтейнерного борирования сталей 40Х и 15Х11МФ с использованием паст. Проведен выбор насыщающих смесей для изготовления паст, сравнение свойств упрочненных слоев и идентификация их структуры. Показана возможность реализации простой и эффективной защиты от окисления насыщающей зоны без использования защитной обмазки.
The article presents the results of the analysis of containerless boronizing of 40X and 15X11МФ steels with the use of pastes. Saturating mixtures for paste manufacturing have been chosen. The comparison of strengthened layers properties and structure identification has been made. It is shown that simple and efficient protection against oxidation of saturating area without the use of protective coating is quite feasible.
|
| first_indexed | 2025-11-28T18:18:20Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ìåòàëîçíàâñòâî òà îáðîáêà ìåòàë³â 1’2011 33
Термічна і хіміко-термічна обробка
Å. Í. Õðàíîâñêàÿ, Å. Â. Èâàùåíêî, Ã. Ã. Ëîáà÷îâà
Ôîðìèðîâàíèå ìíîãîñëîéíûõ ýëåêòðîèñêðîâûõ ïîêðûòèé íà æåëåçå â
óãëåðîäîñîäåðæàùèõ ñðåäàõ
Ðåçþìå
Ðàññìîòðåíû îñîáåííîñòè ôîðìèðîâàíèÿ îäíî- è òðåõñëîéíûõ ýëåêòðîèñêðîâûõ ïîêðûòèé
íà æåëåçå â óãëåðîäîñîäåðæàùèõ ñðåäàõ. Èññëåäîâàí ôàçîâûé ñîñòàâ è õàðàêòåðèñòèêè ôèçèêî-
ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ïîâåðõíîñòíûõ ñëîåâ æåëåçà ïîñëå íàíåñåíèÿ ïîêðûòèé.
E. N. Khranovskaia, E. V. Ivashchenko, G. G. Lobachova
Formation of multi layer electrospark coatings on iron in the carbonaceous mediums
Summary
Features of formation of mono- and three-layer electrospark coatings on an iron in the
carbonaceous mediums are considered. Phase composition and characteristics of physical-mechanical
properties of surface layer of iron after coating are investigated.
УДК 539.219.3
Борування конструкційних сталей з
використанням насичуючих паст
М. А. Погрібний, кандидат технічних наук, професор
С. А. Князєв
Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»,
Харків
Наведено результати дослідження можливості безконтейнерного борування сталей
40Х та 15Х11МФ з використанням паст. Проведено вибір насичуючих сумішей для
виготовлення паст, порівняння властивостей зміцнених шарів та ідентифікацію їх структури.
Показано можливість реалізації простого та ефективного захисту від окиснення насичуючої
зони без використання захисної обмазки.
Ñó÷àñí³ ðåà볿 íàóêîâî-òåõí³÷íîãî ðîçâèòêó äèêòóþòü óìîâè ùîäî åêîíîì³÷íîñò³
òà ñïðîùåííÿ òåõíîëîã³é çì³öíåííÿ ìàòåð³àë³â. Öå â ïîâí³é ì³ð³ ñòîñóºòüñÿ õ³ì³êî-
òåðì³÷íî¿ îáðîáêè (ÕÒÎ). Òîìó ãîëîâíîþ ìåòîþ äàíî¿ ðîáîòè áóëî äîñë³äæåííÿ
ìîæëèâîñò³ ñïðîùåííÿ ïðîöåñó áîðóâàííÿ òà çìåíøåííÿ âèòðàò ìàòåð³àë³â, íåîáõ³äíèõ
äëÿ öüîãî âèäó ÕÒÎ ïðè çàáåçïå÷åíí³ âèñîêî¿ ÿêîñò³ çì³öíåíèõ ïîâåðõîíü. Âèð³øåííÿ
ïîñòàâëåíî¿ çàäà÷³ äîñÿãàëîñü çàñòîñóâàííÿì íàñè÷óþ÷èõ ïàñò çàì³ñòü çàñèïêè ó
êîíòåéíåð íàñè÷óþ÷î¿ ñóì³ø³; âèêîðèñòàííÿì â³äíîñíî ïðîñòîãî îáëàäíàííÿ;
çìåíøåííÿì òðèâàëîñò³ áîðóâàííÿ; ïðîñòèì ñïîñîáîì çàõèñòó îáëàñò³ ðåàêö³¿ òà
íàñè÷åííÿ â³ä îêèñíåííÿ, äîñòàòíüî ëåãêèì çâ³ëüíåííÿì çðàçê³â – äåòàëåé â³ä çàëèøê³â
Ìåòàëîçíàâñòâî òà îáðîáêà ìåòàë³â 1’201134
Термічна і хіміко-термічна обробка
îáìàçêè òà çàõèñíî¿ çàñèïêè; âèáîðîì íàñè÷óþ÷èõ ñóì³øåé äëÿ âèãîòîâëåííÿ ïàñò ç
âæå â³äîìèõ òà íîâèõ, çàïðîïîíîâàíèõ àâòîðàìè; äåòàëüíèì äîñë³äæåííÿì ïðîöåñ³â,
ùî ïåðåäóþòü äèôóç³éí³é ñòà䳿 ïðîöåñó áîðóâàííÿ.
Âðàõîâóâàëîñü, ùî ë³òåðàòóðí³ äæåðåëà [1 – 4, 6] íå äàþòü îäíîçíà÷íèõ
ðåêîìåíäàö³é ùîäî âèáîðó åôåêòèâíèõ ñóì³øåé äëÿ áåçêîíòåéíåðíîãî áîðóâàííÿ â
îêèñëþâàëüíîìó ñåðåäîâèù³. Êð³ì òîãî, ïðîïîíóþ÷è òó ÷è ³íøó ñóì³ø, àâòîðè
ïóáë³êàö³é íå â ïîâí³é ì³ð³ ïîÿñíþþòü ðîëü äîáàâîê, ÿê³ â íå¿ âõîäÿòü [1, 3], à òàêîæ
íå äàþòü îäíîçíà÷íî¿ òðàêòîâêè ìåõàí³çìó óòâîðåííÿ àòîìàðíîãî áîðó, ùî º ãîëîâíîþ
óìîâîþ äëÿ ïðîò³êàííÿ ïðîöåñ³â äèôó糿.
Äîñë³äè ç âèÿâëåííÿì ìîæëèâîñòåé ïî áîðóâàííþ áåç êîíòåéíåðà ïðîâåäåíî
íà ñòàë³ 15Õ11ÌÔ, ÿêà øèðîêî âèêîðèñòîâóºòüñÿ äëÿ âèãîòîâëåííÿ äåòàëåé ïàðîâèõ
òóðá³í. Äëÿ â³äïðàöþâàííÿ ìåòîäèêè òà ïîð³âíÿííÿ ðåçóëüòàò³â áîðóâàííþ ï³ääàâàëè
ñòàëü 40Õ.
Áîðóâàííÿ ïðîâîäèëè ç âèêîðèñòàííÿì íàñè÷óþ÷î¿ ñóì³ø³ ó âèãëÿä³ îáìàçêè
(ïàñòè) ç êàðá³äó áîðó, àìîðôíîãî áîðó, àêòèâàòîðó òà çâ’ÿçóþ÷î¿ ðå÷îâèíè.  ÿêîñò³
çâ’ÿçóþ÷î¿ ðå÷îâèíè äîö³ëüíî âèêîðèñòîâóâàòè êëå¿ ÁÔ, ÏÂÀ, ÊÌÖ.  äàíèõ
åêñïåðèìåíòàõ âèêîðèñòîâóâàëè êëåé ÏÂÀ. Ñóì³ø ðåòåëüíî ïåðåì³øóâàëè ïðîòÿãîì
30 õâ, ï³ñëÿ ÷îãî íàíîñèëè áåçïîñåðåäíüî íà ïîâåðõíþ çðàçê³â.  ÿêîñò³ çàõèñíî¿
çàñèïêè âèêîðèñòîâóâàëè ñóì³ø ãëèíè ç áîðíîþ êèñëîòîþ. Ñõåìàòè÷íî ï³äãîòîâêà
çðàçê³â äëÿ áîðóâàííÿ ïîêàçàíà íà ðèñ. 1 à.
Áîðóâàííÿ ïðîâîäèëè ïðîòÿãîì 3-õ ãîäèí â òåðì³÷í³é ïå÷³ ç îêèñíîþ
àòìîñôåðîþ ïðè òåìïåðàòóð³ 950 îÑ ç íàñòóïíèì îõîëîäæåííÿì íà ïîâ³òð³.
Ïðè íàãð³âàíí³ çàõèñíà çàñèïêà òðàíñôîðìóºòüñÿ ó â’ÿçêå çàõèñíå ñåðåäîâèùå
(ðèñ. 1 á) ç óòâîðåííÿì Â2Î3 ó ðîçïëàâëåíîìó âèãëÿä³. ³äîìî [4, 5], ùî Â2Î3
ïðàêòè÷íî íå ïðîïóñêຠãàçîïîä³áí³ ðå÷îâèíè ³ ïðîäóêòè âèä³ëåííÿ ç íàñè÷óþ÷î¿
ñóì³ø³, òîáòî â³ä³ãðຠðîëü ñâîºð³äíîãî ïëàâêîãî çàòâîðà. Äëÿ â³äîêðåìëåííÿ çðàçê³â
â³ä ëîòêà âèêîðèñòîâóâàëè çäàòí³ñòü Â2Î3 ðîç÷èíÿòèñÿ ó âîä³. Òàêèì ÷èíîì, âïëèâ
âîäè ïðîòÿãîì ïðèáëèçíî 30 õâ äîçâîëÿº âèëó÷èòè çðàçêè ç ëîòêà.
 åêñïåðèìåíò³ âèêîðèñòîâóâàëè äåê³ëüêà ñêëàä³â íàñè÷óþ÷èõ ïàñò, ï³ä³áðàíèõ
âèõîäÿ÷è ç ìîæëèâî¿ ðîë³ êîæíîãî êîìïîíåíòà ó ðîçâèòêó ïðîöåñó áîðóâàííÿ:
¹ 1: 85 % B4C + 10 % B + 5 % NaF,
¹ 2: 67 % B4C + 30 % Al2O3 + 3 % NaF,
¹ 3: 67 % B + 30 % Al2O3 + 3 % NaF,
¹ 4: 50 % B4C + 43 % Al2O3 + 4 % NaCl + 3 % KBF4,
¹ 5: 100 % B4C.
Çà îñíîâó áóëà îáðàíà â³äîìà [5] ñóì³ø ¹ 2 (67 % B4C + 30 % Al2O3 + 3 % NaF).
Ó ñóì³ø³ ¹ 3 êàðá³ä áîðó B4C áóâ çàì³íåíèé àìîðôíèì áîðîì ç ìåòîþ ïîð³âíÿííÿ
âïëèâó öèõ ðå÷îâèí íà ïðîöåñ áîðóâàííÿ âèõîäÿ÷è ç òîãî, ùî B4C ³ àìîðôíèé áîð º
ãîëîâíèìè äæåðåëàìè àòîì³â áîðó. Ïðè öüîìó ¿õí³é âì³ñò ïîâèííèé áóòè äîñòàòí³ì
Рис. 1. Реалізація борування із захисною засипкою (а) та утворення захисного середовища при
пічному нагріві (б).
Зразок
Лоток
Активна суміш
Захисна середа
після трансформації
захисної засипкиЗахисна засипка
Зразок
Активна суміш
Лоток
а б
Ìåòàëîçíàâñòâî òà îáðîáêà ìåòàë³â 1’2011 35
Термічна і хіміко-термічна обробка
äëÿ çàáåçïå÷åííÿ ïðîöåñó äèôó糿 ³ ó òîé æå ÷àñ íå ïîâèíåí ïðèâîäèòè äî ñï³êàííÿ
íàñè÷óþ÷îãî ïîðîøêó. Âèõîäÿ÷è ç öüîãî âì³ñò ðå÷îâèí – äæåðåëà àòîì³â áîðó –
ïîâèííèé ïåðåáóâàòè ó ìåæàõ 50 – 85 % [1, 2, 7]. Ôòîðèñòèé íàòð³é (NaF) òà
òåòðàôòîðáîðàò êàë³þ (KBF4) â³ä³ãðàþòü ðîëü àêòèâàòîð³â [2, 5 – 7].
Êîæíèé ç îáðàíèõ êîìïîíåíò³â ñóì³ø³ â³ä³ãðຠïåâíó ðîëü â ïðîöåñ³ áîðóâàííÿ.
Ðå÷îâèíè – ïîñòà÷àëüíèêè àòîì³â áîðó çàáåçïå÷óþòü íàäõîäæåííÿ àòîì³â áîðó, éîãî
äèôóç³þ é óòâîðåííÿ áîðèä³â. Íàÿâí³ñòü ó íàâåäåíèõ ñóì³øàõ àêòèâàòîð³â, ôëþñ³â ³
íàïîâíþâà÷³â çóìîâëåíà ¿õ âïëèâîì íà àêòèâàö³þ ìåõàí³çì³â ³ ïðîöåñ³â, ïîâ’ÿçàíèõ ç
âèä³ëåííÿì äîäàòêîâèõ àòîì³â áîðó òà éîãî íàñòóïíî¿ äèôó糿.
Ðåçóëüòàòè áîðóâàííÿ äîñë³äæóâàëè ìåòàëîãðàô³÷íèì ñïîñîáîì òà çà äîïîìîãîþ
âèì³ð³â ì³êðîòâåðäîñò³.
Äèôóç³éí³ øàðè áóëè âèÿâëåí³ íà âñ³õ çðàçêàõ ç³ ñòàëåé 40Õ è 15Õ11ÌÔ
(õîêðåìà íàñè÷åííÿ ç ïàñòè ¹ 5). ßê âèäíî ç ðèñ. 2, îòðèìàí³ ñòðóêòóðè ìàþòü íà
ïîâåðõí³ äèôóç³éíèé øàð ç õàðàêòåðíîþ äëÿ áîðèä³â òåêñòóðîþ, ïåðïåíäèêóëÿðíîþ
äî ïîâåðõí³ íàñè÷åííÿ. ϳä øàðîì áîðèä³â íà çðàçêàõ ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ïåðåõ³äíà çîíà,
çáàãà÷åíà âóãëåöåì, îäíàê çíà÷íèõ çì³í ì³êðîòâåðäîñò³ ö³º¿ çîíè íå âèÿâëåíî. Øàð,
ïîêàçàíèé íà ðèñ. 2 à, áîðîâàíèé ç ïàñòè ¹ 1, ìຠòîâùèíó ~ 150 ìêì; íà ðèñ. 2 á òà
2 â – áîðîâàí³ ç ïàñò ¹ 2 ³ ¹ 3 ìàþòü òîâùèíó ~ 100 ìêì, áîðîâàíèé ç ïàñòè ¹ 4
(ðèñ. 2 ã) ~ 200 ìêì.
ßê âèäíî ç ðèñ. 3 à íàéìåíøó ì³êðîòâåðä³ñòü (íà ð³âí³ 6000 ÌÏà) ìຠøàð íà
ñòàë³ 40Õ, áîðîâàíî¿ ç ïàñòè ¹ 3. ̳êðîòâåðä³ñòü øàðó, áîðîâàíîãî ç ïàñòè ¹ 2
(ðèñ. 3 á), ìàéæå ó äâà ðàçè âèùà òà ñòàíîâèòü ~ 12000 ÌÏà. Øàðè, îòðèìàí³ ïðè
áîðóâàíí³ ç ïàñò ¹ 1 òà ¹ 4 ìàþòü íàéâèù³ ïîêàçíèêè ì³êðîòâåðäîñò³ ~ 16000 ÌÏà,
ùî â³äïîâ³äຠì³êðîòâåðäîñò³ áîðèäó Fe2B [2]. Ïðè öüîìó ñë³ä â³äçíà÷èòè, ùî òàêèé
ð³âåíü ì³êðîòâåðäîñò³ çáåð³ãàºòüñÿ íà á³ëüøó ãëèáèíó ñàìå íà çðàçêó, áîðîâàíîãî ç
ïàñòè ¹ 1, í³æ ç ïàñòè ¹ 4 (ðèñ. 3 â, ã).
Íèçüê³ ïîêàçíèêè òîâùèíè òà ì³êðîòâåðäîñò³ çì³öíåíîãî øàðó íà çðàçêàõ,
áîðîâàíèõ ç ïàñò ¹ 2 òà ¹ 3, ìîæíà ïîÿñíèòè ââåäåííÿì á³ëüø ³íåðòíîãî äî ïðîöåñ³â
àêòèâàö³¿ âèä³ëåííÿ àòîìàðíîãî áîðó êîìïîíåíòà Al2O3. Ìîæíà ïðèïóñòèòè, ùî ïðè
äàí³é òåìïåðàòóð³ öåé êîìïîíåíò â çíà÷í³é ì³ð³ íå âèä³ëÿº ïðîäóêò³â, êîòð³ ìîæóòü
â³ä³ãðàâàòè ðîëü â³äíîâëþâà÷à.
ßê âèäíî ç ãðàô³êà (ðèñ. 3 â), çìåíøåííÿ ê³ëüêîñò³ àêòèâàòîðà òà çàì³íà êàðá³äó
áîðó íà àìîðôíèé áîð òàêîæ ïîçíà÷èëàñü íà ì³êðîòâåðäîñò³ òà ãëèáèí³ çì³öíåíîãî
Рис. 2. Мікроструктура сталі 40Х, борованої відповідно за допомогою паст № 1(а), № 2 (б), № 3 (в),
Ìåòàëîçíàâñòâî òà îáðîáêà ìåòàë³â 1’201136
Термічна і хіміко-термічна обробка
øàðó. Öå ìîæíà ïîÿñíèòè á³ëüøîþ ñõèëüí³ñòþ àìîðôíîãî áîðó äî îêèñëåííÿ òà
ñï³êàííÿ â ïðîöåñ³ áîðóâàííÿ ïðè ïîñëàáëåíîìó çàõèñò³ â³ä îêèñëåííÿ.
Ïàñòà ¹ 4 äîçâîëèëà îòðèìàòè íàéâèùó ì³êðîòâåðä³ñòü íà ð³âí³ ~ 17000 ÌÏà
(ðèñ. 3 ã). Ïðè öüîìó, â³ðîã³äíî, Al2O3 â³ä³ãðຠó ïðèñóòíîñò³ NaCl òà KBF4 á³ëüø
àêòèâíó ðîëü, í³æ ïðîñòî íàïîâíþâà÷. ßê ðåçóëüòàò – ï³äâèùåííÿ ì³êðîòâåðäîñò³,
òîâùèíè øàðó òà á³ëüø ïëàâíå ïàä³ííÿ òâåðäîñò³ çà ãëèáèíîþ.
Çà äàíèìè ì³êðîòâåðäîñò³ òà ìåòàëîãðàô³÷íîãî àíàë³çó ìîæíà çðîáèòè âèñíîâîê,
ùî áîðîâàí³ øàðè ó âñ³õ âèïàäêàõ ñêëàäàþòüñÿ ãîëîâíèì ÷èíîì ç áîðèäà Fe2B. Äëÿ
ï³äòâåðäæåííÿ òèïó áîðèä³â ó äèôóç³éíîìó øàð³ âèêîðèñòîâóâàëè ñïîñ³á êîëüîðîâîãî
òðàâëåííÿ ïðè íàãð³âàíí³ äî 45 °Ñ ó ðåàêòèâ³: 1 % C6H2OH(NO2)3 + 33 % NaOH +
66 % H2O. Ïðè öüîìó áîðèä FeB ïîâèíåí çàáàðâëþâàòèñÿ ó êîðè÷íåâèé êîë³ð, à Fe2B
– ó æîâòèé [2].
Ïðèñóòí³ñòü îäíîôàçíîãî áîðèäó Fe2B ï³äòâåðäæóºòüñÿ ðåçóëüòàòàìè
êîëüîðîâîãî áîðóâàííÿ, ÿêå áóëî ïðîâåäåíå íà çðàçêó ç³ ñòàë³ 40Õ, ùî áîðóâàëè çà
äîïîìîãîþ ïàñòè ¹ 2 (67 % B4C + 30 % Al2O3 + 3 % NaF).
ßê â³äîìî ç ë³òåðàòóðè [1, 2, 4], ïðè ïàä³íí³ ì³êðîòâåðäîñò³ äî 10000 ÌÏà, â
ñòðóêòóð³ áîðîâàíèõ øàð³â ïîâèíåí ç’ÿâèòèñÿ òâåðäèé ðîç÷èí áîðó â α -çàë³ç³. Â
Рис. 3. Мікротвердість сталі 40Х, борованої за допомогою паст № 1 (а), № 2 (б), № 3 (в), № 4 (г) та
мікротвердість сталі 15Х11МФ, борованої за допомогою пасти № 1 (д).
70
140
1020
190 270 370 470
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
1030
90 170 250 330 420
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
490
10
20
50
110 170 250 330 410
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
50
460
10
90
160 240 360
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
г
а
Глибина від краю зразка, мкмГлибина від краю зразка, мкм
Глибина від краю зразка, мкмГлибина від краю зразка, мкм
М
ік
ро
тв
ер
ді
ст
ь,
М
П
а
М
ік
ро
тв
ер
ді
ст
ь,
М
П
а
М
ік
ро
тв
ер
ді
ст
ь,
М
П
а
М
ік
ро
тв
ер
ді
ст
ь,
М
П
а
б
в
40
60
75
10
100
125
150 200 290 370 500
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Глибина від краю зразка, мкм
М
ік
ро
тв
ер
ді
ст
ь,
М
П
а
д
Ìåòàëîçíàâñòâî òà îáðîáêà ìåòàë³â 1’2011 37
Термічна і хіміко-термічна обробка
íàøîìó âèïàäêó òàêèé òèï ñòðóêòóðè ïî÷èíຠäîì³íóâàòè íà â³äñòàí³ 110 – 150 ìêì
â³ä êðàþ çðàçê³â (ðèñ. 3). ̳êðîòâåðä³ñòü çîíè îñíîâíîãî ìåòàëó ïîçà ìåæàìè øàðó
áîðóâàííÿ ñêëàäຠïðèáëèçíî 2000 ÌÏà.
Òàêèì ÷èíîì, çà ðåçóëüòàòàìè äîñë³äæåííÿ ìîæíà çðîáèòè âèñíîâîê, ùî êàðá³ä
áîðó, ÿê äæåðåëî àòîì³â áîðó, çà äàíèõ óìîâ îáðîáêè ïåðåâåðøóº àìîðôíèé áîð. Ó
òîé æå ÷àñ â³äñóòí³ñòü áîðèäíèõ øàð³â íà ï’ÿòîìó çðàçêó ñâ³ä÷èòü ïðî íåîáõ³äí³ñòü
ïðèñóòíîñò³ àêòèâàòîð³â â äàíèõ óìîâàõ íàñè÷åííÿ.
Äëÿ ñòàë³ 15Õ11ÌÔ ÿê³ñíèé áîðîâàíèé øàð áóâ îòðèìàíèé ëèøå ïðè áîðóâàíí³
³ç ïàñòè ¹ 1. Íà ïîâåðõí³ çðàçêà âèÿâëåíî á³ëó çîíó, ùî ù³ëüíî ç÷åïëåíà ç îñíîâíèì
ìåòàëîì ³ ïðîñòÿãàºòüñÿ íà ãëèáèíó ïðèáëèçíî 80 ìêì. ̳êðîòâåðä³ñòü ö³º¿ ä³ëÿíêè
ñêëàëà Í200 ≈ 22500 ÌÏà (ðèñ. 3 ä). Öå º áîðîâàíèé øàð, îñíîâó ÿêîãî ñêëàäຠáîðèä
Fe2B, à òàêîæ, ìîæëèâî, ñóì³ø áîðèä³â, ëåãîâàíèõ äîì³øîê áîðèäó õðîìó Cr2B ³ â
ìåíø³é ê³ëüêîñò³ áîðèä ìîë³áäåíó Mo2B [2]. Çà öèì øàðîì ðîçòàøîâàíà á³ëüø òåìíà
ñòðóêòóðà, ÿêà ïîâèííà áóòè çáàãà÷åíà âóãëåöåì òà ñêëàäàòèñÿ ç òâåðäîãî ðîç÷èíó
áîðó â α -çàë³ç³. Öÿ ñòðóêòóðà óòâîðþº ïåðåõ³äíó çîíó, ùî ïðîñòÿãàºòüñÿ â³ä 60 äî
150 ìêì íà â³äñòàí³ â³ä êðàþ ïîâåðõí³ çðàçêà. Íà â³äñòàí³ á³ëüøå, í³æ 150 ìêì ïî÷èíàº
äîì³íóâàòè çîíà îñíîâíîãî ìåòàëó, ùî ìຠñòðóêòóðó ìàðòåíñèòó. ̳êðîòâåðä³ñòü ö³º¿
ñêëàäîâî¿ ïðèáëèçíî 4000 ÌÏà (ðèñ. 3 ä).
Íà ³íøèõ çðàçêàõ ç³ ñòàë³ 15Õ11ÌÔ, áîðîâàíèõ ç ïàñò ¹ 2 – 5, áîðèäí³ øàðè
ìàëè ôðàãìåíòàðíèé õàðàêòåð ç íàÿâí³ñòþ ïåðåõ³äíî¿ äèôóç³éíî¿ çîíè.
Ñóòí³ñòü áîðóâàííÿ ñòàë³ 15Õ11ÌÔ ç ïàñòè ¹ 1 (85 % B4C + 10 % B +
5 % NaF) ç ìàêñèìàëüíèì âì³ñòîì NaF ìîæíà ïîÿñíèòè âèñîêîþ õ³ì³÷íîþ àêòèâí³ñòþ
öüîãî ñêëàäó, ÿêèé çàáåçïå÷óº ï³äâèùåíó àêòèâí³ñòü àòîì³â áîðó â ñóïðîòèâ ãàëüì³âí³é
䳿 ëåãóþ÷èõ åëåìåíò³â ñòàë³. Çáåðåæåííÿ ÿê³ñíî¿ ïîâåðõí³ íà çðàçêàõ ç³ ñòàë³ 15Õ11ÌÔ
ïðè áîðóâàíí³ ç ïàñòè ¹1 ìîæíà ïîÿñíèòè ¿¿ á³ëüøîþ õ³ì³÷íîþ ñò³éê³ñòþ â ïîð³âíÿíí³
ç³ çðàçêàìè ñòàë³ 40Õ. Ïðè öüîìó ìîæíà òàêîæ ïðèïóñòèòè, ùî ðîëü ïðîäóêòó âçàºìî䳿
Al2O3 ç àêòèâàòîðàìè, ÿê â³äíîâíèêà, â äàíîìó âèïàäêó íåçíà÷íà, îñê³ëüêè ïðîöåñè
îêèñëåííÿ íà ïîâåðõí³ ñòàë³ 15Õ11ÌÔ ïðîò³êàþòü ñëàáî, à ìîæëèâ³ñòü ñóïóòíüîãî
äèôóíäóâàííÿ ó ïîð³âíÿíí³ ç ìåíø ëåãîâàíèìè ñòàëÿìè çìåíøóºòüñÿ.
Òàêèì ÷èíîì âñòàíîâëåíî, ùî:
Ñïðîùåííÿ ðåàë³çàö³¿ òåõíîëî㳿 ï³÷íîãî áîðóâàííÿ â îêèñíîìó ñåðåäîâèù³,
ÿêå º ãîëîâíîþ ïåðåøêîäîþ äëÿ ïðîò³êàííÿ õ³ì³÷íèõ ðåàêö³é, äîñòàâêè òà àäñîðáö³¿
äèôóç³éíîãî ïðîäóêòó, ïîâí³ñòþ ñåáå âèïðàâäàëà çà ðàõóíîê âèêîðèñòàííÿ çàõèñíî¿
çàñèïêè, êîòðà â ïðîöåñ³ íàãð³âó ðîçïëàâëÿºòüñÿ ³ óòâîðþº ù³ëüíèé ïðîøàðîê Â2Î3,
çàñòîñóâàííÿì ïàñò, ÿê³ ëîêàë³çóþòü ïðîäóêòè ðåàêö³é íà ïîâåðõí³, à òàêîæ äîñòàòíüî¿
ê³ëüêîñò³ àêòèâàòîð³â – ôëþñ³â, ÿê³ ãðàþòü ðîëü â³äíîâíèê³â.
Çàñòîñóâàííÿ ïàñò íå ò³ëüêè ï³äâèùóº òåõíîëîã³÷í³ñòü îáðîáêè, àëå äàº
ìîæëèâ³ñòü ïðè ðåàë³çàö³¿ áåçêîíòåéíåðíîãî áîðóâàííÿ îòðèìàòè ïåðåâàæíî îäíîôàçíèé
øàð ç áîðèä³â òèïó Ìå2Â, êîòðèé â³äð³çíÿºòüñÿ â³ä äâîôàçíèõ (ôîðìóþòüñÿ ïðè
áîðóâàíí³ ç ïîðîøê³â ó êîíòåéíåð³) ìåíøîþ êðèõê³ñòþ.
Îïòèìàëüíèì äëÿ äàíîãî ðåæèìó áîðóâàííÿ ñêëàä ïàñò äëÿ äåòàëåé ç³ ñòàë³
40Õ º ñóì³ø 50 % B4C + 43 % Al2O3 + 4 % NaCl + 3 % KBF4; äëÿ ñòàë³ 15Õ11ÌÔ –
ñóì³ø 85 % B4C + 10 % B + 5 % NaF, ùî ïîÿñíþºòüñÿ íåîáõ³äí³ñòþ ïðîõîäæåííÿ
á³ëüø ïîâíî õ³ì³÷íèõ ðåàêö³é ç óòâîðåííÿì â³ëüíîãî áîðó ³ áîðôòîðèä³â òà
³íòåíñèâí³ñòþ äèôóç³éíîãî â³äâîäó öèõ ïðîäóêò³â ðåàêö³¿ ó ñòàëü áåç íàäëèøêîâîãî
¿õ íàêîïè÷åííÿ íà ïîâåðõí³. Äëÿ äåòàëåé ç³ ñòàë³ 40Õ íåäîö³ëüíî çàñòîñîâóâàòè
àêòèâàòîð NaF ó ê³ëüêîñòÿõ, ùî ïåðåâèùóþòü 3 %, òîìó ùî öå ìîæå ïðèâåñòè äî
íàäëèøêîâî¿ àêòèâíîñò³ ñóì³ø³ òà ïîã³ðøåííþ ÿêîñò³ ïîâåðõí³, ùî ñïîñòåð³ãàëîñÿ. Ó
òîé æå ÷àñ ï³äâèùåííÿ âì³ñòó àêòèâàòîðà NaF ïðè áîðóâàíí³ âèñîêîëåãîâàíèõ ñòàëåé
íåîáõ³äíå äëÿ ï³äòðèìêè ïðîöåñó ïðîòÿãîì âñüîãî ÷àñó áîðóâàííÿ ³ íå ïðèâîäèòü äî
ïîã³ðøåííÿ ÿêîñò³ ïîâåðõí³.
Ìåòàëîçíàâñòâî òà îáðîáêà ìåòàë³â 1’201138
Термічна і хіміко-термічна обробка
Êàðá³ä áîðó ïåðåâåðøóº àìîðôíèé áîð çà íàñè÷óþ÷îþ çäàòí³ñòþ ó âèïàäêó,
êîëè äëÿ ñïðîùåííÿ òåõíîëî㳿 áîðóâàííÿ ïðîöåñ ïðîâîäèëè â ïå÷àõ ç îêèñíîþ
àòìîñôåðîþ, îñê³ëüêè àìîðôíèé áîð ÷óòëèâèé äî ïðîöåñ³â îêèñëåííÿ. Ïðè öüîìó
ïðèñóòí³ñòü àêòèâàòîð³â º îáîâ’ÿçêîâîþ.
Література
1. Âîðîøíèí Ë.Ã. Áîðèðîâàíèå ïðîìûøëåííûõ ñòàëåé è ÷óãóíîâ. – Ìèíñê: Áåëàðóñü, 1981.
– 205 ñ.
2. Ãëóõîâ Â.Ï. Áîðèðîâàíèå ñòàëåé. – Êèåâ: Íàóê. äóìêà, 1979. – 100 ñ.
3. Óìàíñêèé Â.Á., Ìàíÿê Ë.Ê. Íîâûå ñïîñîáû óïðî÷íåíèÿ äåòàëåé ìàøèí: Ñïðàâ. ïîñîáèå.
– Äîíåöê: Äîíáàññ, 1990. – 144 ñ.
4. Êèäèí È.Í., Àíäðþøå÷êèí Â.È., Âîëêîâ Â.À. Ýëåêòðîõèìèêî-òåðìè÷åñêàÿ îáðàáîòêà
ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ. – Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1978. – 320 ñ.
5. Õèìèêî-òåðìè÷åñêàÿ îáðàáîòêà ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ. Ñïðàâ. / Áîðèñåíêî Ã.Â.,
Âàñèëüåâ Ë.À., Âîðîøèí Ë.Ã. – Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1981. – 424 ñ.
6. Íåìîäðóê À.À., Êàðëîâà Ç.Ê. Àíàëèòè÷åñêàÿ õèìèÿ áîðà. – Ì.: Íàóêà, 1964. – 283 ñ.
7. À. Ñ. 1775174 ÑÑÑÐ, êë. Ñ23 Ñ8/68. Îáìàçêà äëÿ äèôôóçèîííîãî áîðèðîâàíèÿ /
Þ.Í. Ïðåñìàí, È.À. Êàëèíè÷åíêî, Ò.Þ. Ìàêñèìîâà, Í.È. Àôàíàñüåâ. – ¹ 4837849/02.
Çàÿâë. 27.04.90, îïóáë. 15.08.92. – Áþë. ¹ 30.
Îäåðæàíî 24.01.11
Í. À. Ïîãðåáíîé, Ñ. À. Êíÿçåâ
Áîðèðîâàíèå êîíñòðóêöèîííûõ ñòàëåé ñ èñïîëüçîâàíèåì íàñûùàþùèõ ïàñò
Ðåçþìå
 ðàáîòå ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ âîçìîæíîñòè áåçêîíòåéíåðíîãî
áîðèðîâàíèÿ ñòàëåé 40Õ è 15Õ11ÌÔ ñ èñïîëüçîâàíèåì ïàñò. Ïðîâåäåí âûáîð íàñûùàþùèõ
ñìåñåé äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïàñò, ñðàâíåíèå ñâîéñòâ óïðî÷íåííûõ ñëîåâ è èäåíòèôèêàöèÿ èõ
ñòðóêòóðû. Ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü ðåàëèçàöèè ïðîñòîé è ýôôåêòèâíîé çàùèòû îò îêèñëåíèÿ
íàñûùàþùåé çîíû áåç èñïîëüçîâàíèÿ çàùèòíîé îáìàçêè.
N. A. Pogribniy, S. A. Kniazev
Boronizing of structural steels using saturating pastes
Summary
The article presents the results of the analysis of containerless boronizing of 40X and
15X11MÔ steels with the use of pastes. Saturating mixtures for paste manufacturing have been
chosen. The comparison of strengthened layers properties and structure identification has been
made. It is shown that simple and efficient protection against oxidation of saturating area without
the use of protective coating is quite feasible.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-63663 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2073-9583 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-11-28T18:18:20Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Погрібний, М.А. Князєв, С.А. 2014-06-04T19:12:00Z 2014-06-04T19:12:00Z 2011 Борування конструкційних сталей з використанням насичуючих паст / М.А. Погрібний, С.А. Князєв // Металознавство та обробка металів. — 2011. — № 1. — С. 33-38. — Бібліогр.: 7 назв. — укp. 2073-9583 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63663 539.219.3 Наведено результати дослідження можливості безконтейнерного борування сталей 40Х та 15Х11МФ з використанням паст. Проведено вибір насичуючих сумішей для виготовлення паст, порівняння властивостей зміцнених шарів та ідентифікацію їх структури. Показано можливість реалізації простого та ефективного захисту від окиснення насичуючої зони без використання захисної обмазки. В работе приведены результаты исследования возможности безконтейнерного борирования сталей 40Х и 15Х11МФ с использованием паст. Проведен выбор насыщающих смесей для изготовления паст, сравнение свойств упрочненных слоев и идентификация их структуры. Показана возможность реализации простой и эффективной защиты от окисления насыщающей зоны без использования защитной обмазки. The article presents the results of the analysis of containerless boronizing of 40X and 15X11МФ steels with the use of pastes. Saturating mixtures for paste manufacturing have been chosen. The comparison of strengthened layers properties and structure identification has been made. It is shown that simple and efficient protection against oxidation of saturating area without the use of protective coating is quite feasible. uk Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металознавство та обробка металів Термічна та хіміко-термічна обробка Борування конструкційних сталей з використанням насичуючих паст Борирование конструкционных сталей с использованием насыщающих паст Boronizing of structural steels using saturating pastes Article published earlier |
| spellingShingle | Борування конструкційних сталей з використанням насичуючих паст Погрібний, М.А. Князєв, С.А. Термічна та хіміко-термічна обробка |
| title | Борування конструкційних сталей з використанням насичуючих паст |
| title_alt | Борирование конструкционных сталей с использованием насыщающих паст Boronizing of structural steels using saturating pastes |
| title_full | Борування конструкційних сталей з використанням насичуючих паст |
| title_fullStr | Борування конструкційних сталей з використанням насичуючих паст |
| title_full_unstemmed | Борування конструкційних сталей з використанням насичуючих паст |
| title_short | Борування конструкційних сталей з використанням насичуючих паст |
| title_sort | борування конструкційних сталей з використанням насичуючих паст |
| topic | Термічна та хіміко-термічна обробка |
| topic_facet | Термічна та хіміко-термічна обробка |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63663 |
| work_keys_str_mv | AT pogríbniima boruvannâkonstrukcíinihstaleizvikoristannâmnasičuûčihpast AT knâzêvsa boruvannâkonstrukcíinihstaleizvikoristannâmnasičuûčihpast AT pogríbniima borirovaniekonstrukcionnyhstaleisispolʹzovaniemnasyŝaûŝihpast AT knâzêvsa borirovaniekonstrukcionnyhstaleisispolʹzovaniemnasyŝaûŝihpast AT pogríbniima boronizingofstructuralsteelsusingsaturatingpastes AT knâzêvsa boronizingofstructuralsteelsusingsaturatingpastes |