Исследование износостойкого борированного покрытия

В данное статье исследована химический состав износостойкого борированного покрытия созданное для повышения долговечности, износостойкости деталей машин, работающих в абразивной среде, полученное непосредственно в процессе получения отливок, т.е. методом поверхностного легирования.

Среди способов повышения абразивной износостойкости поверхностное легирование занимает особое место. Повышенный интерес к способу поверхностного легирования, в частности борирования обусловлен возможность получения в поверхностной зоне износостойких боридных покрытий.

Поверхностное легирование (борирование) проводилось непосредственно в форме, в процессе формирования отливки. Насыщающей средой выбран порошкообразный карбид бора В 4 С (ГОСТ 5477-85), так, как концентрация бора в котором очень высока. Детали отливался методом литьё по пенополистироловым газифицируемым моделям.

Пенополистироловые газифицируемые модели покрывались смесью на основе карбида бора (В 4 С) толщиной 1,0 - 3,0 мм. Затем заливался расплав стали 35ГЛ с температурой 1570-1600 ^оС.

Поверхность борированного покрытия имеют серые и светло серые цвета. Толщина покрытия по поперечному сечению колеблется от 1,9 мм до 2,4 мм. Микроструктура борированного покрытия имеет характерное дендритное строение с мощными полями борокарбидной эвтектики. Микротвердость приповерхностного слоя борированного покрытия составляет 1000-2000 HV, и она постепенно уменьшается вглубь покрытия до 600-800 HV. При переходе к стальной несущей основе она резко падает до твердости 180-220 HV.

Исследованы распределение химических элементов по поперечному сечению борированного покрытия, результаты которых приведены на рис. 1.

Под борированным слоем на обзацах полученных литьем по газифицируемым моделям, образуется перлитная зона толщиной 0,2-0,3 мм, появление которой обусловлено усвоением углерода при газификации пенополистроловой модели.

Рис. 1. Распределение химических элементов (Fe, C, B,) по толщине h борированного покрытия .

Анализ результатов исследований позволил представить механизм процесса формирования покрытия; при заливке расплава в форму, на границе раздела между образовавшейся корочкой и насыщающей смесью в результате диссоциации карбида бора создается повышенная концентрация бора (В) и углерода (С). При достижении в этой зоне концентрации элементов и температуры, соответствующей температуре плавления тройной эвтектики Fe-ВС, образуется жидкая фаза. Она является основой эстафетного растворения прилегающих слоев стали и усвоения активных компонентов насыщающей среды.