Анализ дефектов борированного слоя и разработка на его основе технологии борирования деталей машин

• Автор: Терехов, Владимир Константинович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Львов
• Количество страниц: 202 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Критический обзор литературных данных по качеству борированного слоя .

1.2. Характеристика методов борирования с точки зрения вероятности образования дефектов борированного

1.3. Влияние фазового состава борированного слоя на свойства изделий

1.4. Сравнительный анализ существующих способов диффузионного насыщения сталей бором и углеродом

1.5. Постановка задачи исследования .

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Обоснование выбора сталей для борирования

. 2.2. Условия химикотермической обработки

2.3. Методы исследований .
3. ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И ВНЕШНЕГО ВИДА БОРИРОВАННОЙ
ПОВЕРХНОСТИ .
3.1. Дефекты, вызванные перераспределением элементов основного металла.
3.1.1. Темная составляющая
3.1.2. Отслаивание.
3.2. Дефекты, обусловленные тепловыми и структурными напряжениями .
3.2.1. Сетка трещин .
3.2.2. Сколы .
3.2.3. Шелушение
3.3. Выводы и рекомендации по результатам исследования
дефектов борированного слоя .
4. ПРОЦЕССЫ, ПРОХОДЯЩИЕ В ГАЗОВОЙ ФАЗЕ И НА ПОВЕРХНОСТИ
МЕТАЛЛА, ПРИ НАСЫЩЕНИИ ИЗ СМЕСИ, СОДЕРЖАЩЕЙ БОР И
УГЛЕРОД
4.1. Термодинамический расчет реакций насыщения поверхности металла бором и углеродом
4.2. Влияние концентрации бора и углерода в смеси на фазовый состав диффузионного слоя
4.3. Выводы ..
5. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СТРУКТУРУ ОДНОФАЗНОГО БОРИДНОГО СЛОЯ
5.1. Интенсификация борирования в смеси, содержащей бор
и углерод
5.2. Разработка составов для однофазного борирования и бороцементации .
5.3. Особенности формирования диффузионных слоев в порошковой смеси карбида бора и древесноугольного карбюризатора
5.4. Выводы
6. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ДИФФУЗИОННЫХ СЛОЕВ .
6.1. Сравнительная износостойкость диффузионных слоев.
6.1.1. Сухое трение скольжения .
6.1.2. Фреттингкоррозия .
6.2. Сравнительная коррозионная стойкость диффузионных слоев .
6.3. Выводы
7. ВНЕДРЕНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ ОДНОФАЗНОГО БОРИРОВАНИЯ ДИСКОВ АРЛ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Качество слоя при жидкостном методе борирования определяется следующими технологическими факторами: температурой процесса, временем выдержки, химическим составом насыщающей среды и состоянием расплава в момент борирования (включая естественное старение, загрязнение и расслаиванием расплава). Несмотря на простоту исполнения, жидкостное борирование применяется в промышленности значительно реже, чем порошковый или электролизный методы насыщения. В связи с тем, что жидкостное борирование не нашло широкое распространение в промышленности, в данной работе его не использовали для изучения причин образования дефектов борированного слоя. Однако кратность использования без регенерации последних в 5- раз меньше, чем у карбида бора. Кроме того, алкшотермиче-ские смеси нужно дополнительно готовить к употреблению. Обычно, отдельно от насыщаемых деталей проводится реакция восстановления - алюминий восстанавливает борный ангидрид (Вз). Поэтому в данной работе рассматривается более простая технология борирования в смесях на основе В^С . Перед использованием все порошковые компоненты /6,/ должны быть просушены, а карбид бора прокален при 0-0° С в течение 1,5-2 ч. Борирование осуществляют в герметизированных контейнерах, в нейтральных или защитных атмосферах, в вакууме, в псевдокипящем слое боросодернащих порошков. Наибольшее распространение получил способ борирования в герметизированных плавким затвором контейнерах. Герметизация осуществляется следующим образом. На поверхность смеси укладывают лист асбеста, на который засыпают слой сухого песка толщиной - мм и борный ангидрид. После нагрева тигля до температуры 0-0° С на поверхности песка образуется сплошной слой стекла - плавкий затвор. Насыщение в порошковых средах - наиболее простой метод борирования, который монет осуществляться в любой печи при температуре 0-° С. Наиболее важным его преимуществом перед другими методами является возможность борирования изделий сложной формы с узкими пазами и малыми отверстиями. Причем нет необходимости в операции промывки, что особенно затруднительно для деталей сложной конфигурации. К недостаткам порошкового борирования относятся /4-,6/: высокая стоимость смеси на основе карбида бора, трудоемкость упаковки и распаковки контейнеров, низкая стойкость тиглей. Качество борированного слоя при порошковом методе насыщения определяется тремя основными технологическими факторами: составом насыщающей среды, температурой процесса и временем выдержки. Таким образом, факторов для исследования меньше, чем при жидкостном методе борирования, т. Поэтому метод порошкового борирования не отвечает требованиям, лредъявлякмым к процессу, на котором можно в полной мере исследовать причины образования дефектов борированного слоя. При электролизном борировании на детали оказывают дополнительное воздействие электрические параметры процесса. Вот почему технология электролизного борирования представляет интерес с точки зрения исследования причин образования дефектов борированного слоя. Б качестве расплава используется обычно бура или смесь буры и поваренной соли. При электролизе расплава бор непосредственно не выделяется на катоде, а представляет собой продукт восстановительных реакций, проходящих в прикатодной зоне. Как отмечается в работе /4,9/ расплавленная бура при 0-0°С очень активно разрушает тигель. Срок службы тиглей при качественной отливке и сварке швов может достигать четырех месяцев. По данным /6,/ температура процесса, обычно, составляет 0-0° С, а ток электролиза 8 * ^а/м^. Электролизное борирование применяется в основном для изделий простой формы - цилиндров, пальцев, штоков, которые загружают на специальных приспособлениях. После окончания процесса насыщения ток электролиза и защиты тигля отключают. Детали извлекают из расплава и охлаждают на воздухе. Промывку изделий производят в горячей воде. Затем выполняется термическая обработка. Недостатки электролизного борирования /9,,/: невозможна обработка деталей сложной формы или одновременная обработка большого количества мелких деталей; низкая стойкость тиглей, несмотря на их предварительное борирование и катодную защиту. На результаты электролизного борирования оказывает влияние большее количество технологических факторов, чем в рассмотренных выше методах борирования.