СТРУКТУРА И СВОЙСТВА БОРИДНОГО СЛОЯ СТАЛИ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ МЕТОДА ПЛАЗМЕННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-9-5-13Ключевые слова:
плазменное легирование, боридный слой, микротвердость, легированный слой, микроструктураАннотация
Борирование является одним из перспективных методов повышения поверхностной твердости и износостойкости, стойкости к окислению и коррозии деталей машиностроения. Процесс диффузионного насыщения характеризуется большой длительностью, а также малой глубиной упрочненного слоя. Применение концентрированных источников нагрева позволяет решить эти проблемы. Среди методов высокоэнергетического воздействия следует особо выделить технологию плазменного поверхностного легирования. В данной работе проведено исследование микроструктуры и свойств боридного слоя, полученного на стали методом плазменного легирования. Отмечено, что слой, полученный после легирования с током 120 А, обладает наиболее высокими значениями по микротвердости, которые достигают 859–1265 HV. С увеличением тока до 140 А микротвердость легированного слоя снижается и составляет 761–1048 HV. Повышение тока до 160 А приводит к значительному уменьшению микротвердости поверхностного слоя до 452–747 HV. Известно, что объем долей боридов железа определяет степень упрочнения поверхности стали. Повышение силы тока плазменной дуги приводит к уменьшению доли первичных боридов в поверхностном слое после легирования и, следовательно, снижает микротвердость. Легированный слой имеет характерные зоны: заэвтектическую, эвтектическую и доэвтектическую. Повышение тока вызывает значительное изменение микроструктуры поверхностного слоя и снижение микротвердости легированного слоя. Наиболее высокой микротвердостью (1265 HV) обладает поверхностный слой после плазменного легирования с током 120 А. Установлено, что возможно получить боридный слой с помощью технологии плазменного поверхностного легирования бором. После обработки легированный слой характеризуется гетерогенной структурой и обладает высокой твердостью.
Библиографические ссылки
Шин В. И., Москвин П. В., Воробьев М. С. и др. Повышение электрической прочности ускоряющего за-зора в источнике электронов с плазменным катодом // Приборы и техника эксперимента. 2021. № 2. С. 69–75. DOI: 10.31857/S0032816221020191.
Li Q., Zhang Y. L., Zhang L. etc. Effect of boron on the microstructural evolution and wear resistance of high-hardness Fe-based alloy coatings prepared by laser cladding // Surface and Coatings Technology. 2023. V. 458. 129342. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2023.129342.
Kumar S. V., Raj G. S., Prince M. Effects of pack boriding and induction boriding on the dry sliding wear be-havior of high speed steel // Materials Today: Proceedings. 2022. V. 59. P. 1105–1110. DOI: 10.1016/j.matpr.2022.03.019.
Salloom R., Joshi S. S., Dahotre N. B., Srinivasan S. G. Laser surface engineering of B4C/Fe nano composite coating on low carbon steel: Experimental coupled with computational approach // Materials & Design. 2020. V. 190. № 2. 10856. DOI: 10.1016/j.matdes.2020.108576.
Bushueva E., Ryabinkina P., Gorovenko P. Boron-doped coatings on stainless steel formed by the electron beam processing // Materials Today: Proceedings. 2019. V. 12. № 1. P. 155–158. DOI: 10.1016/j.matpr.2019.03.086.
Sezgin C. T., Hayat F. The effects of boriding process on tribological properties and corrosive behavior of a novel high manganese steel // Journal of Materials Processing Technology. 2022. V. 300. № 3. 117421. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2021.117421.
Zhang D., Li Y., Du X. etc. Microstructure and tribological performance of boride layers on ductile cast iron un-der dry sliding conditions // Engineering Failure Analysis. 2022. V. 134. № 3. 106080. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2022.106080.
Sireli G. K., Bora A. S., Timur S. Evaluating the mechanical behavior of electrochemically borided low-carbon steel // Surface and Coatings Technology. 2020. V. 381. 125177. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2019.125177.
Liu Y., Wang T., Li Z., Zhang J. Heat treatment for microstructure and mechanical properties improvement of powder plasma arc melted 17Cr–2Ni steel containing boron // Surface and Coatings Technology. 2021. V. 427. № 15. 127424. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2021.127742.
Morón R. C., Melo-Máximo L., Campos-Silva I. etc. Dry and grease-lubricated reciprocating wear resistance of borided AISI 52100 steel // Materials Letters. 2022. V. 320. 132404. DOI: 10.1016/j.matlet.2022.132404.
Fernández-Valdés D., Vasquez-De la Rosa O., Rodríguez-Castro G. A. etc. A numerical-experimental study of AISI 316L borided steels under cyclic contact loading // Surface and Coatings Technology. 2021. V. 423. 127556.
Jefferson L. J., Anael P. K., Christian P. etc. Microstructural, mechanical characterizations and corrosion behav-iour of borides layers on Inconel 718 superalloy // Results in Engineering. 2022. V. 16. 100783. DOI: 10.1016/j.rineng.2022.100783.
Bourithis L., Papadimitriou G. Boriding a plain carbon steel with the plasma transferred arc process using boron and chromium diboride powders: microstructure and wear properties // Materials Letters. 2003. V. 57. № 12. P. 1835–1839. DOI: 10.1016/S0167-577X(02)01077-7.
Balanovsky A. E., Gozbenko V. E., Kargapol'tsev S. K. etc. Evaluation of the influence of technological pa-rameters on the width of the strengthened layer in plasma surface hardening of structural steels // Электронно-лучевая сварка и смежные технологии: материалы Третьей международной конференции. Под ред. В. К. Драгунова. 2020. С. 48–53. EDN: PJVRDO.
Bourithis L., Papaefthymiou S., Papadimitriou G. D. Plasma transferred arc boriding of a low carbon steel: mi-crostructure and wear properties // Applied Surface Science. 2002. V. 20. № 1–4. P. 203–218. DOI: 10.1016/S0169-4332(02)00901-7.
Bourithis L., Papadimitriou G. Three body abrasion wear of low carbon steel modified surfaces // Wear. 2005. V. 258. № 11–12. P. 1775–1786. DOI: 10.1016/j.wear.2004.12.013.
Bourithis L., Papadimitriou G. D. The effect of microstructure and wear conditions on the wear resistance of steel metal matrix composites fabricated with PTA alloying technique // Wear. 2009. V. 266. № 11–12. P. 1155–1164. DOI: 10.1016/j.wear.2009.03.032.
Darabara M., Papadimitriou G. D., Bourithis L. Tribological evaluation of Fe–B–TiB2 metal matrix composites // Surface and Coatings Technology. 2007. V. 202. № 2. P. 246–253. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2007.05.023.
Cao R., Liu R., Ye X. etc. Influence of boron content on boride characteristics in cast Ti–45Al–2Mn–2Nb–xB alloys // Materials & Design. 2022. V. 224. 111378. DOI: 10.1016/j.matdes.2022.111378.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
