Борирование

Насыщение бором с целью повышения их поверхностной твердости, износостойкости (особенно абразивной), коррозионной стойкости, окалиностойкости до 800^оС, теплостойкости до 900-950^оС. Твердость быстрорежущей стали после азотирования 1360HV, после борирования -3450 HV.

Борированный слой состоит из боридов: ромбического FeВ (16,23%В) и тетрагонального Fe ₂В (8,83%В), образующих столбчатые (иглообразные) кристаллиты, формирование их идет в направлении диффузии бора. Далее под слоем боридов – переходной слой α- твердого раствора бора в железе. Углерод и легирующие элементы уменьшают толщину борированного слоя. Углерод в процессе борирования оттесняется вглубь, где его концентрация повышается, под влиянием легирующего элемента кремния в этой зоне может образоваться графит и феррит, что приведет к сколу борированного слоя. В переходной зоне бор укрупняет зерно аустенита, поэтому ввод карбидообразующих легирующих элементов (Тi) предотвращает рост зерна. Твердость боридов: FeВ - 2000 HV, Fe ₂В - 1650 HV.

Борирование при температурах выше 1100^оС не ведется, т.к. приводит к образованию эвтектики и оплавлению, снижает твердость до 750 HV. Наиболее хрупок FeВ, поэтому в последние годы разрабатываются процессы с получением Fe ₂В (понижением температуры, активности насыщающей среды).

Наиболее перспективны для промышленности:

1) в порошкообразных смесях с использованием герметизированных контейнеров, 2) в расплавах солей и окислов (электролизное и безэлектролизное),

3) газовое, 4) из паст (обмазок).

Перед борированием проводят мехобработку изделий с учетом увеличения их размеров в процессе насыщения. Не подлежащие борированию места покрывают защитным покрытием (омедняют, хромируют гальванообработкой, обмазки на основе бакелита).

1) Борирование в порошкообразных смесях

Применяют смеси на основе карбида бора В₄С или на основе В₂О₃ (30%) и Аl₂О₃ (70%) с добавками активаторов процесса (0,5-3%) фторидов NaF, AlF₃ – токсичных, требующих герметичности контейнеров. Контейнеры, после упаковки в них деталей и смесей, обмазывают пастами на основе жидкого стекла и глины (при нагреве – это плавкий затвор). Перед загрузкой порошок В₄С измельчают и прокаливают при 300-500^оС в течение 1-5 часов.

Насыщение проводят при температуре 850-1050^оС в течение 2-8 час. (в зависимости от требуемой толщины слоя), h=50-400мкм, фазовый состав боридного слоя – смесь боридов FeВ и Fe ₂В. После 2-5 циклов борирования добавляют 10-30% свежего порошка.

Известны другие способы борирования в порошках: 1) в вакууме,2) в защитных газовых средах, 3) в токопроводящих смесях. 4) в кипящем слое, но они еще пока не нашли широкого применения.

2)Борирование из обмазок (паст).

Обмазка (паста) состоит из В₄С, В₂О₃ + Аl₂О₃ +NaF, Na₃AlF₆ (криолит).

Для предотвращения в процессе нагрева окисления слоя обмазки наносят второй защитный слой на основе SiO₂ (шамот, огнеупорная глина) + В₂О₃ (до 40% во избежание процессов деборирования), затем просушивают в сушильном шкафу при t=100-200^оС 0,5-2 час, далее – печной нагрев 800-1050^оС в течение 2-4 час, h=30-250мкм, на поверхности - смесь боридов FeВ и Fe ₂В.

Дата добавления: 2014-01-11