ГЛАВА 3.

БОРИРОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ

Данные по влиянию условий насыщения на тол-Л1ину боридного слоя стали 20 при борировании [аиболее распространенными способами приведе-ы в табл. 20-22. Максимальная скорость форми-

\1. Влияние условий электролизного борирования JU толщину боридного слоя стали 20 /= 0,2-0,25 А/см2)

Борирование низкоуглеродистых сталей <10, 15, 20, 25)

Низкоуглеродистые борированные стали т пользуются преимущественно в термически не yi рочиениом состоянии и применяются для ИЗГОТО! ления изделий, работающих на истирание при н больших удельных нагрузках. Борированные дер ли, в зависим.остн от способа борирования, not отмывки в кипящей воде и.меют серую поверхно( различных оттенков: от темного (почти черног до светло-серого, серебристого.

20. Влияние температуры и времени насыщения на толи боридного слоя стали 20 при борировании

----------гиргау

(Температура насыщения.

То.инина боридного слоя, мкм

800 850 900 950 1000

0,004 0,10 0,125 0,16

0,005 0,08 0,12 0,17

0,12 0,17 0,22 0,27

0,09 0,13 0,19 0,26

0,14 0,22 0,27 0,36

0,Г1 0,17 0,24 0,32

Примечание. I - борирование в керамическом тигле; I - борирование в металлическом тигле с катодной защитой.

эвания боридного слоя наблюдается при электро-изном борировании, минимальная - при жидко-яом однофазном борировании (70% Na2B407+ -30% SiC) и при борировании из порошка карби-бора [2]:

ёжим борирования:

t, °С 900 920 950

т, ч 2, 4, 6 2, 4, 6 2, 4, б

цнна слоя, мкм 50, 100, 140 70, 130, 160 100, 150, 200

Карбид бора зернистостью 160 мкм предвари-сгьно прокаливали при температуре 400°С. С уве-вчением температуры и времени насыщения при ех способах борирования увеличивается как об-ая толщина боридного слоя, так и толщина юшного слоя боридов, причем последняя растет лее интенсивно. Это приводит к тому, что с рос-температуры процесса, и особенно длительно-насыщения, доля сплошного слоя боридов в чей толщине слоя увеличивается, т. е. слой ста-ввится более компактным.

Боридный слой на низкоуглеродистых сталях неет характерное игольчатое строение. При бори-9ванин в расплаве буры с карбидом кремния,

22. Влияние условий жидкостного безэлектродизного борирования на толщину боридного слоя стали 20

Толщина боридного слоя, мкм

Режим борирования

1000

1050

2 4 6 2 4 б

70% NaBC-f + 30% В4С

общая

еплош, слоя

707 Na.B,0,+ +30% SiC

общая

сплош. слоя

GO 100 130

100 140 130

130 190 255

165 255 315 260 330 410

30 45 65

50 65 85

70 100 130

95 150 180

110 190 230

40 405 135

440 160

110 195 250

20 50 85

35 85 90

70 105 160

N32807+

+ 10%GK25

общая

125 170 190

150 215 250

190 280 345

ХагВ40г + + 20% Мр2

общая

90% N3,3,0,+ + 10%ФС90

120 165 210

140 205 255

150 240 290

общая

60% NajB,0,+

+ 10% В2О3+ +30% км

общая

сплош. слоя

30% N328,0,+ + 10% NaCl+ + 30% Р70

общая

сплош. слоя

60% NajB,07+ + 10% В.О3+ +30% СМн17

общая

сплош. слоя

45 60 70

80 90 120

ПО 160 190

35 50 70

80 110 150

110 165 200

145 220 280

20 25 35

40 55 70

45 60 80

70 100 120

35 55 65

85 НО 150

ПО 160 210

150 230 280

20 30 35

55 70

45 60 70

80 140 130

40 75 100

65 105 150

120 165 190

1-55 220 260

[ечаЛие. КМ -

25 35 50

35 55 75

55 90 105

85 120 140

i.ATJnPf.. -1-5% 15-25%Mg. 1,5-2.5% Al, 1,5% Ti); P70 - Ш-40ui

Рс. 44. Строение борндной переходной зон стали 20. XI15

ферромарганцем, ферросилицием и силикомаргаЛре/оГзТсТго

цем боридный слой имеет однофазное (FeaB строение. Во всех остальных случаях он состой из двух фаз: РеВ+РсгВ. Соотношение боридньЖ-дРоиеот фаз в слое зависит от способа борирования, состщ ва насыщающей среды и режима насыщения (табж 23). В случае электролизного борирования содев

23. Соотношение боридных фаз в слое при борировании различных расплавах (сталь 20)

Состав расплава. % по массе

Время насыщения, ч

Содержание боридных фаз в слое, %

850°С

FeB ( FejB

950°С

FeB I Fe.B

Na2B407+ +30% B4C

.N32840?+ + 10%В2Оз+ +30% KM

N328407+

+ 10% NaCl+ +30% P70 100%

N828407

40 45 45

35 35 40

40 45

60 55 55

65 65 60

60 60 55

45 55 55

35 35 40

40 45 45

55 45

65 65 60

60 55 55

1000°C

40 45 45

25 25 30

35 40 40

60%, a при жидкостномборировании -- 25-40i Непосредственно под боридным слоем в процео борирования формируется переходная зона, обог! щенная углеродом и бором (рис. 44, табл. 24 Толщина этой зоны в 4-5 раз превосходит том ну боридного слоя. Например, в случае электр лизного борирования при 950°С в течение 4 ч = 0,2A/cм) толщина боридного слоя и переходи зоны на стали 20 составляет 0,25 и 1,12 мм, а тве дость сердцевины и переходной зоны после охла дения на воздухе - 230-260 и 250-300 кгс/> соответственно.

В процессе роста боридного слоя и особи в процессе охлаждения борированных из (образцов) в них формируются временные и

К/=950Х, т=4 ч, /=0,2 А/см2)

Концентрация углерода, %

Расстояние от боридного слоя, мм

Концентрация бора, %

0,025 0,050 0,075 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65

0,41 0,35 0,30 0,30 0,29 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24 0,23 0,23 0,22 0,23 0,23*

0,02

0,06

0,155

0,23

0,35

0,45

0,60

0,75

0,85

0,90

0,95

1,00

1,15

1,30

0,003

0,002

0,0018

0,0018

0,0016

0,0016

0,00! 4

0,0010

0,0008

0,0007

Следы

Далее ко!щентрация углерода не изменяется.

бжочные напряжения, которые могут привести к рас-бврескиванию и скалыванию боридного слоя. Причиной их возникновения являются различия в ко-Звффициентах линейного расширения боридных фаз Щ сердцевины изделия (табл. 25). Результаты визуального осмотра образцов на наличие трещин и

- л.г.,г п г,с ппгтигярт й.вколов В боридном слос послс охлзждения на воз-

waHHp иысокобооистои фазы В слое достигае! оог t- -

жание BbiLOKuuupHL,iun .. - температуры насыщения и после термиче-

:рй обработки (закалка с 900°С в воде и отпуск >и 170°С в течение 1 ч) приведены в табл. 26. Из

Коэффициент линейного расширения боридов железа 1стали 20