Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Структура, фазовый состав, механические свойства и износостойкость стали после микродугового борованадирования

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-6-446-451

Полный текст:

Аннотация

Борирование является распространенным способом химико-термической обработки стальных изделий, увеличивает их твердость и износостойкость, но повышает хрупкость поверхности, имеет большую длительность и трудоемкость. Для улучшения свойств применяют комбинированное покрытие бором и ванадием, а для снижения продолжительности процесса диффузионного насыщения возможно использование микродугового поверхностного легирования. Это позволяет интенсифицировать диффузию легирующих элементов за счет формирования у поверхности стального изделия зоны газового разряда. Целью работы было исследование структуры, фазового состава, механических свойств и износостойкости стали после борованадирования. В процессе экспериментов использовали обмазку, содержащую порошки карбида бора B4C и феррованадия FeV80, которую наносили на поверхность стального образца. При борованадировании стали формируется поверхностный слой толщиной 150 – 190 мкм, имеющий основу микротвердостью 7,8 – 8,3 ГПа, в которой расположены светло-серые зернистые включения и участки эвтектики микротвердостью 13,5 – 14,0 ГПа. Далее расположен науглероженный слой эвтектоидной концентрации, переходящий в исходную феррито-перлитную структуру. Определено содержание легирующих элементов в характерных точках поверхностного слоя, которое подтвердило повышенное содержание углерода, ванадия и бора в основе слоя, участках эвтектики и карбидной фазе. Рентгеновским фазовым анализом установлено наличие в поверхностном слое стали боридов железа FeB и Fe2B, боридов ванадия VB2 и V2B3 и карбида ванадия VC0,88 . Механические свойства покрытий изучали методом микроиндентирования его поперечного сечения с регистрацией и анализом диаграммы деформации при нагружении и последующей разгрузке индентора. Твердость при индентировании в основе слоя увеличилась до 7,95 ГПа, в дисперсных включениях – до 13,90 ГПа. Модуль упругости при индентировании в основе и включениях составляет 238 и 340 ГПа соответственно. Ползучесть и доля пластической составляющей при микроиндентировании с ростом твердости закономерно снижаются. Мелкодисперсные включения боридов железа, боридов и карбидов ванадия значительно увеличивают износостойкость стали. Износостойкость при трении о закрепленные абразивные частицы возросла в четыре раза по сравнению с исходным состоянием. 

Об авторах

М. С. Степанов
Донской государственный технический университет
Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры «Управление качеством»

344010, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1 



Ю. М. Домбровский
Донской государственный технический университет
Россия

Доктор технических наук, профессор кафедры «Физическое и прикладное материаловедение»

344010, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1 



Л. В. Давидян
Донской государственный технический университет
Россия

Аспирант кафедры «Физическое и прикладное материаловедение»

344010, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1 



Список литературы

1. Thermochemical Surface Engineering of Steels / Edited by Eric J. Mittemeijer, Marcel A.J. Somers. – Woodhead Publishing, 2015. – 827 p.

2. Czerwinski Frank. Thermochemical Treatment of Metals. – INTECH Open Access Publisher, 2012. – 418 p.

3. Gopalakrishnan P., Shankar P., Palaniappa M., Ramakrishnan S.S Interrupted Boriding of Medium-Carbon Steels // Metallurgical and Materials Transactions. 2002. Vol. 33A. No. 5. P. 1475 – 1485.

4. Kartal G., Eryilmaz O.L., Krumdick G., Erdemir A., Timur S. Kinetics of electrochemical boriding of low carbon steel // Applied Surface Science. 2011. Vol. 257. P. 6928 – 6934.

5. Ucisik A.H., Bindal C. Fracture toughness of boride formed on low-alloy steels // Surface and Coatings Technology. 1997. Vol. 94-95. P. 561 – 565.

6. Ugur Sen, Saduman Sen. The fracture toughness of borides formed on boronized cold work tool steels // Materials Characterization. 2003. Vol. 50. No. 4. P. 261 – 267.

7. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. – М.: Металлургия, 1985. – 256 с.

8. Ворошнин Л.Г., Менделеева О.Л., Сметкин В.А. Теория и технология химико-термической обработки: учебное пособие. – М.; Минск: Новое знание, 2010. – 304 с.

9. Крукович М.Г., Прусаков Б.А., Сизов И.Г. Пластичность борированных слоев. – М.: Физматлит, 2010. – 384 с.

10. Борисенок Г.В., Васильев Л.А., Ворошнин Л.Г. Химико-термическая обработка металлов и сплавов / Под ред Л.С. Ляховича. – М.: Металлургия, 1981. – 424 с.

11. Лабунец В.Ф., Ворошнин Л.Г., Киндрачук М.В. Износостойкие боридные покрытия. – Киев: Тэхника, 1989. – 158 с.

12. Stepanov M.S., Dombrovskii Yu.M., Pustovoit V.N. Diffusion saturation of carbon steel under microarc heating // Metal Science and Heat Treatment. 2017. Vol. 59. No. 1-2. P. 55 – 59.

13. Stepanov M.S., Dombrovskii Yu.M., Pustovoit V.N. Micro-arc diffusion impregnation of steel with carbon and carbide-forming elements // Metal Science and Heat Treatment. 2017. Vol. 59. No. 5-6. P. 308 – 312.

14. Степанов М.С., Домбровский Ю.М. Термодинамический анализ реакций формирования карбидного слоя в стали при микродуговом насыщении молибденом // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 2. С. 77 – 81.

15. Домбровский Ю.М., Степанов М.С. Формирование покрытия карбидного типа при микродуговом ванадировании стали // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 4. С. 262 – 267.

16. Головин Ю.И. Основы нанотехнологий. – М.: Машиностроение, 2012. – 656 с.

17. ГОСТ Р 8.748 – 2011. Государственная система обеспечения единства измерений. Металлы и сплавы. Измерение твердости и других характеристик материалов при инструментальном индентировании. Ч. 1. Метод испытаний. – М.: Стандартинформ, 2013. – 28 с.

18. Хрущов М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. – М.: Наука, 1970. – 251 с.

19. Износостойкость и структура твердых наплавок / М.М. Хрущов, М.А. Бабичев, Е.С. Беркович и др. – М.: Машиностроение, 1971. – 96 с.

20. ГОСТ 17367 – 71. Металлы. Методы испытания на абразивное изнашивание при трении о закрепленные абразивные частицы». – М.: Изд-во стандартов, 1972. – 5 с.


Для цитирования:


Степанов М.С., Домбровский Ю.М., Давидян Л.В. Структура, фазовый состав, механические свойства и износостойкость стали после микродугового борованадирования. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2019;62(6):446-451. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-6-446-451

For citation:


Stepanov M.S., Dombrovskii Y.M., Davidyan L.V. Structure, phase composition, mechanical properties and wear resistance of steel after microarc boriding and vanadation. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(6):446-451. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-6-446-451

Просмотров: 36


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)