автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Влияние предварительного обезуглероживания на борирование и алитирование углеродистых сталей и чугунов

О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ

ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЯ НА БОРИРОВАНИЕ И АЛИТИРОВАНИЕ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ

Специальность 05.16.01 — «Металловедение и термическая обработка металлов»

На правах рукописи

УДК.621.785.5.

ЧЖАН ЦИНЬ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1990

Работа выполнена на кафедре «Металловедение стали и высокопрочных сплавов» Московского института стали и сплавов.

Научный руководитель — кандидат технических наук, доцент ХОЛИН А. С.

Официальные оппоненты:

1. КОГАН Я. Д., профессор, доктор технических наук,

(МАДИ) 2. ЧАВЧАНИДЗЕ А. А., доцент, кандидат физико-математических наук (МТИПП)

Ведущая организация — ВНИИНЕФТЕМАШ

Защита состоится « /5 » 1990 года на засе-

дании специализированного совета Московского института стали и сплавов по адресу: 117936, Москва, Ленинский проспект, дом 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского института стали и сплавов.

Автореферат разослан « ■» ^¿¿аЯ 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Общая характеристика работы

1 Актуальность темы. Развитие современной техники связано с . г,-.! неррходамоотью повышения её ресурса в условиях растущих мехаки- . чес'ких, тепловых нагрузок в различных средах, в том числе кор-роз/.онноактивных. Для повышения износостойкости, жаро- и коррозионной стойкости стали и чугунов всё большее применение в промышленности находят борирование и алитирование.

При насыщении металлов некарбидосбразующими элементами • ( 6 , АС , 5* ) в подслойной зона накапливается углерод, кото- • рый отрицательно влияет на ряд технологических и механических свойств стали после химико-термической обработки (ХТО). Кроме того, он тормозит диффузию элементов, замедляя процесс.

При насыщении высокоуглеродистых материалов „(сталей, чугу-нов) углерод не весь оттесняется в поделочную зону, часть его задерживается в слое и ухудшает его свойства. Графит в оориро-ванно.ч слое на чугуне охрупчивает слой, способствует его скалывать:, уменьшает износостойкость. Коррозионная стойкость,и жаростойкость алитированннх слоев на вксокоуглеродистых материалах значительно ниже, чем на низкоуглеродистых.

Таким образом, представляется целесообразным регулировать количзство углерода в подслое диффузионных слоёв и толщину подслойной зоны. Это позволит изменять в более широких пределах коррозионные, жаростойкие, механические.свойства (износостойкость, знак и величину остаточных напряжений, прочность на изгиб и сжатие, сопротивление вдавливанию и т.д.) деталей после ХТО.

В связи с изложенным, исследование влияния предварительного обезуглероживания на борирование и алигированиэ угигеродисгых сталей и чугунов является актуальным.

Цель работы. Общей целью работы являлось повышение комплекса механических свойств, коррозионной стойкости и жаростойкости боридных и аломинвдных покрытий путём применения комбинированной ХГО: .борирования и алитирования ¡талей и чугунов с пред-варитвлышм обезуглероживанием поверхностного слоя. Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:

1. Исследование кинетики обезуглероживания средне и высоко-углеродксткх сталей, серого и высокопрочного чугуна в порошках окислов железа.

2. Исследование влияния предварительного обезуглероживакгя

£

на кинетику борирования и алитирования, фазовый состав олоёв.

3. Изучение механических свойств, коррозионной стойкости и жаростойкости сталей и чугунов, борированнкх и алитированных о предварительным обезуглероживанием.

4. Разработка рекомендаций более эффективной технологии борирования. и алитирования сталей и чугунов.

Научная новизна. Определены температурно-временные условия получения обезуглероженного слоя на стали и чугуне разных марок в порошке окислов железа а древесного угля без окисления поверхности. Установлена возможность изменять распределение углерода в слое и подслое при борировании и алитированил путём предварительного обезуглероживания.

Выявлены кинетические особенности процесса обезуглероживания чугунов, протекающего немонотонно во времени.

Показано, что предварительное обезуглероживание оказывает благоприятное влияние на распределение остаточных напряжений в бори£ованном слое на углеродистых сталях, увеличивает его сопротивление сжатию и изгибу, не ухудзая сопротивления вдавливанию: Предварительное обезуглероживание чугукоэ повышает износо-

- 5 -

стойкость борированного слоя в 3—4 раза.

Показано, что предварительное обезуглероживание среднеуг- • леродистой стали увеличивает жаростойкость актированного слоя в 1,4 раза.

Практическая ценность. На основе выполненных исследований сформулированы рекомендации по повышению механических свойств углеродистых сталей, и чугунов с борвдными покрытиями й жаростойкости алитированного покрытия.

Разработанная технология борирования о предварительным обезуглероживанием была опробована в промышленных условиях для прессового инструмента.

Новая технология может быть рекомендована для штампового, прессового, бурового инструмента, для деталей формокомшгектов стекольного производства из серого чугуна и др.

Апробация работы. По основным результатам диссертации 2 статьи опубликованы, одна находится в печати.

Диссертация обсувдена на заседании-кафедры металловедения стали и высокопрочных сплавов МИСиС.

Объём работы. Работа состоит из введения, шести глав, вы- . водов, I приложений, содержит 138 страниц машинописного текста, 57 рисункоз',28 таблиц и список литературы из 100- наименований.

Основное содержание работы

Материал и методика исследований

В качестве основного материала для исследования были выбраны сталь 45, У8, серый чугун (СЧ35) с разной дисперсностью графита и высококачественный чугун (БЧ-60). Химический состав чугунов. представлен в табл.1

• Таблица I.

Химический состав чугунов

Марка чугуна 1 ' 1 . —I элементы, вес % '

С 5« Мл Р 5 Мз

СЧ35 3,48 2,1 0,65 . 0,14 0,14 -

СЧ35 3,29 2,34 0,46 0,17 0,13 -

Ш-60 3,17 2,51 0,56 0,103 0,03 0,045

Обезуглероживание осуществляли в порошкообразной смеси железного, концентрата, окиси алюминия ( А!г0з ) и порошка древесного угля при температуре 900-980°С с выдержками от 5 мин. до 8ч., в зависимости от материала.

Борированзе проводили в смеси, состоящей из 98,5? (ГОСТ 5747-74) и 1,5% /СВР+ (ГОСТ 3632-60) при температуре Э10-940°С в течение 2-6 ч. Алитирование осуществляли циркуляционным методом из газовых сред, образующихся в результате обратимых химических реакций между алюминием и галогенидом М<%з , при. температуре Ю00-1100°С в течение 1-5 ч.

•,Часть образцов после насыщения подвергали термической обработке по различным режимам: закалке с температур 780-830°С в масле,. селитре и воде с низкам отпускоп; обработке холодом в жидком азоте; нормализации.

Борирование и обезуглероживание проводилось в лабораторной печи типа СШОЛ-1.1.6/12.

Металлографический анализ структуры проводили на микроскопах "Неофот-21", МЙМ-7, ММУ-2. Структуру стали и чугуна внтрав-т ливали в спиртовом растворе азотной кислоты. При уточнении фазового состава борадный слой подвергали цветному правлению при 34-45°С в течение 30 с в реактиве следующего состава:'

■ 0,5г пикриновой кислоты, 12,5 г едкого натра, 25 мл.воды. ' •

Микротвёрдость покрытий и основы измеряли на,.приборе ПМТ-3 с нагрузкой ЮОг, согласно ГОСТ 9550-60. Каждое значение микротвёрдости определялось как среднее арифмзгьч.еское из 10 измерений.

Рентгеноструктурный анализ фаз в диффузионных слоях проводили на установке "Дрон-0,5" в медном излучении 1С,«• . Съёмку проводили в диапазоне углов от 20 до 100°.

Распределение углерода по толщине борированного слоя исследовали на установке "Камибакс". На сканирующем микроскопе 5 -. 150/3 исследовали относительное распределение и №

' по слою покрытий. На этом же приборе проводили фрактографичес-кое исследование(при увеличении 20-1000)изломов, полученных раз-рулением ¡три изгибе. Для определения содержания борддов и графита в слое использовали автоматический микроскоп ]ОДНТИМЕТ-720.

Механические свойства борированных углеродистых сталей и

■ чугунов изучали в условиях сжатия, изгиба, растяжения, износа, вдавливания. Испытанию на сжатие и изгиб подвергали борирован-ную сталь УЗ на машинах типа 2010 и типа 123/у-Ю. Для испытания на растяжение использовались стандартные образцы с1о = 5мм, Ь = 50 мм (сталь 45) и ¿»=10 мм, I- = 70 мм, Н( = 30 мм (высокопрочный чугун).

Износостойкость борированных чугунов изучали на специальной установке при сухом трении. Износ оценивали по потере веса металла.

Испытание алитированной стали 45 на жаростойкость проводилось в окислительной атмосфере печи при температуре 720°С в те-> чение 370 ч. Критерием жаростойкости стали является величина привеса образцов на единицу площади поверхности.

Сопротивление контактной деформации стали 45 после различных' режимов борирования и последующей термической обработки проводили на приборе Виккерса с натрузкаш 10-50 кгс. С помощью оптического микроскопа измерялась глубина отпечатка, характеризующая остаточную деформацию. Расчетная глубина отпечатка, определяемая по его диагонали и углу при вершине индентора, является суммарной деформацией при вдавливании, разность мевду расчетной и измеренной глубиной - упругой деформацией. Отношение твёрдоо-ти\НУ к измеренной глубине отпечатка характеризует сопротивление упругопластической контактной деформации и является аналогом числа' пластической твердости.

Испьгание коррозионной стойкости проводили в 10#-ном растворе азотной кислоты при комнатной температуре.

В тексте использовали следующие обозначения: ПО - предварительное обезуглероживание; Б - прямое боркрование;

0Бх~У - борирование с ПО; х- время борррования; У-вреия ПО, для сталей - минут, для чугунов - час;

0А - алиткрование с ПО;

ПА. - прямое алитированиэ;

0БХ+3 - 0БХ+ закалка;

ОВ^+Н - ОБх + нормализация.

- 9 -

Влияние углерода в стали на насыщение бором и алкминием. и обезуглероживание сталей и чугунов •

В работах, посвященных шишию углерода на толщину слоя борирования и алигироваши, отмечается существенное уменьиение слоя при увеличении содержания углерода а стаи. Прл борировании високоуглеродисгах сталей выделяются избыточные карбобориды под боридным слоем. При алитировании стали У7А и Л2А оттеснение, углерода в глубь изделия не всегда приводит к возникновению обогащенной углеродом зоны в подслое. Установлено существование тройных фаз железо-алюмяний-углерод, а также карбида алюминия в алитированном слое.

С увеличением содержания углерода в стали количество высо-кобористой фазы (1чб ) снижается, микротвердость F-еб снижается, a Fe2 В - незначительно повышается.

С увеличением содержания углерода и кремния в чугунах уменьшается толщина боридного слоя, увеличивается пористость пок- . рытия, толщина прослойки & -фазы и количество в ней графитных включений. Это увеличивает склонность покрытия в скалывают. При алитировании серого чугуна слой примерно в 2 раза меньше, чем при алитировании стали 10 в тех же условиях.

• Режим обезуглероживания подбирался с помощью диаграммы равновесия Fe. - О - со и с. - со _ сог . Для обезуглероживания использовалась смесь порошков , древесный уголь,

Ateу . Обезуглероживание протекает в соответствии со следую- • щими реакциями:

RjO+t с — 5 fío со • (I)

fio t Fi + СО ' (2)

COj t CM, = 2CO • (3)

•• • - 10 -

При определенных температурах атмосфера содержит около 70-75$ СО и 30-25^ СО? , и сталь будет склонна к поверхностному обезуглероживанию.

Обезуглероженный слой стали 45 и имеет переменную по сечению концентрацию углерода. С увеличением температуры и времени толщина обезуглероженного слоя увеличивается. При температуре I 950°С б течение 30 мин. обезуглероженный слой равен 0,28-0,30 мм.

Обезуглероживание чугуна проходит труднее из-за высокой концентрации углерода и присутствия свободного углерода в виде графита. При температуре 950°С в течение Зч. обезуглероженный слой достигает 0,5 мм.

"Установлено, что наиболее штенсивно обезуглероживается се-■ рый чугун с дисперсным пластинчатым графитом, менее склонен I: обезуглероживанию высокопрочный чугун с шаровидным графитом (при 950°С, в течение 3 ч., обезуглероженный слой равен 0,3 мм).

На начальных стадиях обезуглероживания серого чугуна на поверхности образца образуется зона, состоящая из феррита и графита в количестве, меньшем, чем в ншке^-ледащпх слоях. Под отим слоем находится сильнотравящаяся зона, состоящая,по-видимому,.из графита и перлита, образовавшегося из обогащенного углеродом ау-итеншгь при его охлаждении. Характерно, что на начальных стадиях сильногравяпциеся области образуют сетку по границам зёрен,

С увеличением времени выдержки свыше одного часа обээуглеро-яенный слой имеет две зоны: внешнюю, состоящую из большого количества феррита и перлита, и внутреннюю, состоящую из перлита и относительно небольшого количества мелкодисперсного графита. С увеличением'времена обезуглорохизанкя до четырёх часов обезугле-роженная зона расширяется, а переходная зона остаётся без изменения.

В процессе обезуглероживания наблодали не только растворение углерода в аустените, и его диффузию к поверхности, но и частичную гранитизацию его в приповерхностных зонах и коалесцен-цию вновь формирующихся графитных частиц. Вновь образующиеся лепестки графита имеют меньшую протяженность, большую толцжу и светлосерый цвзт по сравнению с черный графито?-; сердцевины. С увеличением времени выдержки до 8 часов в обезуглероженном слое • остаются редкие, но довольно грубые выделения графита. • • Для высокопрочного чугуна процесс обезуглероживания аналогичен, Уменьшение удельного объёма включений с увеличением времени выдержки не носит монотонного характера, (табл.2), наряду с удалением углерода из чугуна одновременно протекает процесс его частичной графигизации в обезуглерсяенном слое.

Таблица 2

Влияние времени выдержки при обезуглероживании высокопрочного чугуна (температура 950°С) на объёмную долю графитных включений в обезуглероженном слое

Время выдержки, час 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 -8,0

Объёмная доля графита,% 42 33 29 13 39 23

Влияние предварительного обезуглероживания на борирование углеродистых сталей

Общая толщина слоя, полученного при режиме ОБ,по сравнению с режимом Б увеличивается примерно на 20-30$ для стали-с I и У8 (табл.3). Различие в глубине слоя уменьшается с увеличением выдержки.

Таблица 3

Влияние ПО на кинетику борирования при температуре 940°С

Материал Режим . ' Толщина слоя'(дам) от вре: .ейи борирования,1:

2 4 6

Ст.45 ' . Б 88 112 135

об-зо 105 127 138

Ст.Ув ! . Б 73 100 120

0Б-30 '95 116 124

В слое на стали 45 морфология боридов после режимов Б и ОБ существенно не различается, а на.стали У8 боридкый слой после режима ОБ характеризуется иглообразным строением. Микротвёрдость боридного слоя на УЗ при режиме ОБ на 1000-1500 МПа выше, чем при режиме Б, а для стали 45 вшяе на 700-600 МПа.

После обработки по режиму ОБ покрытие состоит из Ре В и Регй как при режиме Б. Боридный слой содержит около 17-20$ Неб . После режима ОБ для стали У8 содержание Рев э слое намного внш, чем после режима Б (на ~ 5%). Причем в под сложной ?оне борированная'сталь У8 имеет более равномерное распределение углерода (рис.1).■

Мжротаёрдость подслоя стали 45, борированной по режжлу Б после закалки и обработки холодом выше, чем до обработки холодом, а для режима ОБ - разница нерачительна. Это обусловлено большим колачоством остаточного цустенита в подслое после прямого бзркровайия.

.«л

рапмммт »имйуик^щ ,мщ.

а.

I

Сс»)

|М££М*ДМ«И «и ллёфаюстЛгМВА

£

Рио. I. Распределение углерода вдоль борированного слоя У8 а ■- режим Б, б - режим 0Б-30

Механические свойства сталей и чугунов, борироваиных с предварительным обэзуглерожизанизм

В настоящее время всё болео широкое применение ьаход5:г бо-

рирогание инструмента. Часть прессового инструмента для прессов-'ки фарфоровых деталей выходит из строя по причине продавливания поверхностного слоя крупными абразивным! частицам в смеси. По этой причине изучали сопротивление поверхностного слоя вдавливанию после различных режимов борирования к термической обработке.

С увеличением нагрузки величина НУ изменяется не монотонно. Твёрдость НУ достигает максимума при нагрузках 30-40 кто. Низкие значения твёрдости при малых нагрузках обусловлены пористостью поверхностного слоя. Падение твёрдости при больших нагрузках объясняется продавливанием слоя. В этом случае на значение'твёрдости оказывает влияние ко только боридный слой, .3 но и подслойная зона.

Таблица 4

Твёрдость, глубины отпечатков и сопротивленце контактной деформации борированной стали 45

обработка, характеристика : V3 .ОБд-ЬЗ •.V3 : Б5 •А+н 0Б3 : ; Б3

HV 20 739 557 579 600 415 374 312 335

30 786 661 695 595 644 617 425 511

' НУ so 727 570 550 530 540 436 ,420 446

h- ост. ,шш 2S 30 32 38 37 42 44 43

h-упр. ,ж<л 22 23 Г 29 22 24 19 20 19

HIV ' Нкг. 25 19 17,2 13, ,9 14 ,5 10,3 9,5 10,3

Максимальным сопротивлением контактной пластической деформации обладает закалённая сталь со слоем максимальной толщины. Слой на термически неупрочнёкной стали сопротивляется вдавлива,-нию в 2 раза хуае. Причё-> для режимов Б и ОБ сопротивление кон-

- 15 -

тактной деформации приб. изнтельно одинаково.

Длинномерные детали прессового инструмента (венцы, направляющие и др.) испытывают при работе значительные изгибающие нагрузки, особенно при нарушении соосности элементов прессформ.

Испытание на изгиб показало, что стрела прогиба УВ после режима ОБ повышается на 15-20$ по сравнению с ^.тагом Б, практически без изменения прочности при изгибе. После нормализации прочность при изгибе борированной стали У8-на 20$, а стрела прогиба на 35^ больше по сравнению с режимом Б.

Как известно, борирование повышает сопротивление стали сяа-тию. Однако, увеличение толшшш боридного слоя может отрицательно повлиять на прочность покрытия. При прямом борировании в течение 6ч. (Б6) напряжения вызывающие появление первых трещи-:,

меньше ~на 35,« по срьвношш с режимом Б^(табл.б). ПО увеличивает бТре[д ~ на 190 Ша. Это мояет быть обусловлено большим количеством фазы Р^З а слое, а также более благопршштм распределением остаточннх напряжений после режима ОБ.

Таблица 5

Результаты испытания на сжатие борированной стали У8

Режим боридного :слоя ил : 5«., мл«.: и'л

Б4 110/96 353 588 0,45 470 657 0,92

Б6 126/95 235 745 1,37 392 970 1,98

ОБ2-ЗО 74/60 431 510 0,41 627 •809 1,37

0Б2Г^30 130/105 549 666 0,90 549 960 2,23

ОБб-ЭО 148/118 500 784 1,43 451 1000 2.7

Примечание: Числитель - то^гщпш общего слоя,

ина;.тенатель - толщина сплошного слоя; 6"«* - прочность при сжатии; £а - осадка образца.

Наибольшая величина б"Тр9щ.~ после обработки по режиму t)Bg-30 плюс нормализация, наименьшая - при режиме Eg. Прочность борированной стали УВ ( сэ^) после режима ОБ^ (борирование 4ч.)

на 15% выше, чем при режима Б. Последующая нормализации увеличивает это преимущество до 45$.

Распределение остаточных напряжений по сечению борированной сгали У8, полученное методо«: послойного травления, показало, что после режимов Б и ОБ в борированном слое тлеется остаточные сжимающие напр.чжения, их максимум 780 МПа) после режима ОБ находится в боридном слое, а после режима Б - в переходной зоне. Кроме того, после режима Б амплитуда изменения

Owl •

больше, причем в переходной зоне появляются неблагоприятные растягивающие напряжения. Возможно, большее значение ^трещ по-.сле режима ОБ связано с более благоприятным распределением остаточных напряжений.

Коррозионная стойкость борированной стали У8 в IO/S-ном растворе азотной кислоты после борирования с ПО повышается примерно в-1,5-2,5 раза по сравнению с режимом Б. Сам слой достаточно стоек в зтой среде, корродирует основной металл благодаря порам в слое. Вероятно.преимущества слоя, полученного по режиму ОБ, обусловлены его болыюй плотностью. Кроме того, известно, • что в азотной кислоте несколько большей кислотостойкостыо обладают двухфазные покрытия.

Таким образом, для.повышения комплекса механических и коррозионных свойств можно рекомендовать следующий резким dopupo:;L-ния для стал,; УВ: а) предварительное обезуглероживание при 930-95С°С в течение 30-40 мин.; б)борирование при температуре 900-940°С в течение 2-4 часов с последующей нормализацией или закалкой с температуры 820°С. Твёрдость сердцевины после такай обработки И1?с 34-37.

Влияние предварительного обезуглероживания на борированне чугунов

Изделия из чугуна подвергают борировангао главным образом с целью погашения их износостойкости,и , в частности, сопротивления абразивному изнашиванию. После обработки по режимам Б и ОБ слой состоит из двух фаз, Ы и Р^б Однако, количество включений графита в слое поме борирования о ПО в точение 2-3 часов значительно меньше (табл.6), слой получается наиболее компактным, износостойкость его в 3-4 раза больше, чем после прямого борирования.

Таблица 6

Содержание графита в боридном слое после борирования при 940°С, и течение 4 ч.

Режим < содержание графита в слое,Ш

:серый чугун . высокопрочный чугун

В 59 24

0Б-2 15

0Б-3 20 9

При одинаковых условиях борирования ПО также увеличивает толщину борвдного слоя и его твёрдость (на 50-90 НИ ).

Борирование высокопрочных чугунов уменьпаег предел прочности на растяжение по сравнению о неборировашшм. Обработка по режиму ОБ дополнительно снижает ~ на 15% по сравнению с непосредственным борированием.

Распределение ^ по сечению борированного чугуна с исходным содержанием ^ 2,8$ становится неравномерным. Кабло-даегся значительно обогащение кремнием слоя (до 10-13? 5л ), причем в большей море при прямом борированки. Тавое перераспре-

- 18 -

деление может быть обусловлено взаимодействием двух элементов В и 5i с углеродом. Оттеснение углерода бором от поверхности вглубь вызывает встречный поток кремния в слой, который становится боросиливдрованным.

Ейияние предварительного обезуглероживания на алитирование углеродистых г талей.

Установлено, что режим ОА (алитирование с ПО) увеличивает

толщину алюминцдного слоя на ~ 15% и 60^ для стали 45 и У8

соответственно по сравнению с режимом НА. (прямое алитирование),

его толщина (режим ОА) равна ~ 25 мкм при температуре 950°С за 3 ч. Причем, чем меньше толщина обезуглерояенного слоя, тем

меньше толщина апикрованного слоя при одинаковых условиях.

На стали 45 внешний вид диффузионного слоя при режиме ОА не имеет сущеотважных отличий по сравнению с ПА. Фазовый состав также нэ отличается при обеих режимах. Нарушая ..зона состоит из F-iAl и F<3A£' . При режиме ПА микрогвёрдостъ поверхности (3000 Ша) больше, чем при режиме ОА (2350 МПа). Распределение А£ по слою при ОА более гладкое, содержание АЛ на поверхности ~ 17^»'

На стали У8 после режима ОА диффузионный слой на границе с сердцевиной имеет иглообразное строенкг. На образцах при режиме ОА замечена фаза . При обоих режимах в средней зоне агитированного слоя расположена прослойка, представляющая сложный карбид типа НъА1Сх и включения- Alt С

При испытании на жаростойкость стали 45 при температуре 720°С в течение 170 ч. привес алитированной стали после режима ОА меньше ~ на 30-40% по сравнению с режимом ПА. Это может быть обусловлено как больше1, толщиной алитированного слоя, так и бо-

лее поздним образованием зоны алкмокарбидов в слое в процессе испытания.

Вывода

I.Исследована кинетика обезуглероживания поверхности сталей 45, У8, серого чугуна с разной дисперсностью пластинчатого графита и высокопрочного чугуна ВЧ60 в смеси порошков , древесного угля, АЬРэ . На стали 45 получается при 950°С за 30 мин слой 0,31 мм, У8 - 0,29 мм. На сером чугуне с дисперсностью графита ГРА3.45 обезуглероженный слой при 950°С за 2ч -0,37мл, с дисперсностью графита ГРАЗ.90-0,5 мм., на высокопрочном чугуне - 0,25 мм.

2. Обезуглероживание чугунов развивается немонотонно во времени. Процесс удаления углерода с поверхности сопровождается его частичной графитизацией в обезуглероженном слое.

3. Предварительное обезуглероживание стали увеличивает толщину борированного слоя ( Тьр - 940°С, выдержка 4ч.) на 18-20$ на стали 45, на 25-30$ на У8. Предварительное обезуглероживание чугунов увеличивает толщину борированного слоя (Т^ = 940°С, выдержка 4 ч.) на 20-30$ на сером чугуне (ГРАЗ 45), на 15-25$ на сером чугуне о дисперсным графитом (ГРАЗ 90), на 10-22% на чугуне ВЦ60.

4. Предварительное обезуглероживание позволяет уменьшать объемную долю графитных включений в боридном слое на серых чу-гунах в 3-4 раза, на высокопрочном чугуне в 1,5-2,4 раз.

5. Предварительное обезуглероживание стали У8 улучшает эпюру остаточных напряжений, смещая -максимум наприс?ний из подслоя в борированный слой, увеличивает в слое долю фазы

примерно 13$. После обработки по этому режиму борированиая сталь *У8 в подслсйной зоне имеет более равномерное распределение углерода.

6. Еорирование с предварительные обезуглероживанием стали У8 повышает сопротивление слоя образованию трещин и предел прочности при сжатии ( на 15/2) стрелу прогиба ( на 15-2СЙ) и незначительно - прочность при изгибе, нч уменьшая сопротивление слоя вдавливанию.

Коррозионная стойкость его в 10$--ном растворе азотной кислоты увеличивается в 1,5-2,5 раза по сравнению с прямым бориро-ванием.

7. Предварительное обезуглероживание повышает износостойкость борированикх чугунов при сухом трении в 3-4 раза. Предел прочности при растяжении высокопрочного чугуна после борирования с предварительным обезуглероживанием снижазтся на 15%.

8. Длитирование стали 45 с предварительным обезуглероживанием увеличивает её жаростойкость по сравнению с прямым алитиро-ванием - на 30-4С$.

Основное содержание работы опубликовано в следующих статьях:

,1. Холян A.C., Чжан Цииь. Кинетика обезуглероживания чугуна. Деп, в Черметинформацш. £5148 от 10.06.89.

2. Холин A.C., Чжан Цинь. Влияние предварительного обезуглероживания на структуру свойства борированных чугунов и углеродистой стали. Деп-. в Чермегинформации. № 5307 от 10.12.89.

Московский институт стали и сплавов. Ленинский проспект д.4

_ объем I п.л. Тираж 100 экз. Типография ЗОЗ.ШСиС, ул.Орджоникидзе, д.8/9