Застосування зовнішнього магнітного поля для одержання визначеної щільності лінійних дефектів (дислокацій) кристалічної структури поверхневих шарів металів при дифузійному боруванні

Застосування зовнішнього магнітного поля напруженістю 5 кА/м - 2,5 МА/м як засобу одержання визначеної щільності лінійних дефектів (дислокацій) кристалічної структури поверхневих шарів металів при дифузійному боруванні. (19) (21) 20041008007 (22) 04.10.2004 (24) 17.07.2006 (46) 17.07.2006, Бюл. № 7, 2006 р. (72) Дмитриченко Микола Федорович, Барилович Леонід Павлович, Ткачук Володимир Микитович (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) UA 40807 A, 15.08.2001 UA 40750 A, 15.08.2001 3 76331 4 дено. рованої в магнітному полі сталі при температурі Задачею запропонованого способу викорис900°С, час боруванн -1год.: а - напруженість магнітання зовнішнього магнітного поля є здійснення тного поля - 8,4кА/м; б - напруженість магнітного керованого процесу утворення дислокаційної струполя - 20кА/м 1000. ктури та одержання визначеної щільності дислоЕкспериментальні дослідження показали, що кацій і, на цій основі, надання необхідних фізикограничними величинами напруженості магнітного механічних властивостей металу, в першу чергу поля при боруванні є 5кА/м ... 2,5МА/м. При магніпідвищення його міцності, зносостійкості та жаротній напруженості менше 5кА/м вплив магнітного стійкості. поля на процес борування недостатній через виНаведений технічний результат досягається трати магнітної енергії на проникнення в матеріал застосуванням ЗМП напруженістю в межах 5кА/мтигля, боратні теплоносії та подолання повітряних 2,5МА/м в залежності від швидкості процесу борузазорів, які існують між пристроями, що нагрівавання і необхідної товщини борованого шару. ються і джерелом магнітного поля. Навіть при невисоких напруженостях магнітноПри напруженості магнітного поля більшою го поля за умов утворення певної дислокаційної 2,5МА/м на поверхні борованої деталі утворюєтьструктури, процес корування протікає також при ся, головним чином, шар крихкої фази високоботемпературах, значно нижче точки Кюрі, чого одеристого заліза FeB, яка легко відокремлюється ржати без дії магнітного поля неможливо. (відшаровується) від борованого металу внаслідок В дослідженнях [Барилович Л.П., Ткачук В.М., виникнення високих (вище критичних), напружень Гордань Г.М. Роль дислокацій в кінетиці утворення зсуву в цьому шарі. Крім цього згідно закону Стоборидних фаз при боруванні сталей в магнітному летова висока магнітна напруженість приводить до полі // Вісник НТУ і ТАУ №4, 2000, с.19...24] при нульової магнітної сприйнятливості. Це виключає, боруванні сталевих деталей виявлено, що в залеабо унеможливлює подальший вплив магнітного жності від напруженості магнітного поля істотно поля на процес борування. змінюється густина дислокацій і підтверджено, що Дія магнітного поля на структуру дефектів крив процесі борування вони перебувають в постійсталічної решітки, особливо дислокацій, крім того ному русі, який обумовлюється безпосередньо проявляється в збільшенні їх кількості під впливом величиною напруженості магнітного поля, їх рух в деформації магнітострикції при утворенні боридів магнітному полі значно прискорюється. Магнітне заліза. поле діє на процес борування, як каталізатор. Для експериментальної перевірки способу Утворення і переміщення дислокацій під вплиуправління щільністю дислокацій було проведено вом магнітного поля призводить до збільшення ряд досліджень з борування низьковуглецевих коефіцієнту дифузії в 1,5...3 рази. сталей (сталь 10, сталь 3 та ін.) при використанні Магнітне поле знижує величину енергії утворізних режимів впливу магнітного поля. рення і переміщення дислокацій. Тому вони під На приведених фотографіях мікроструктури дією магнітного поля та деформаційно-пружніх борованої сталі при різних режимах видно дислозмін переміщуються і активізують дифузійні прокаційні лінії, крапки виходу дислокацій на поверхцеси. ню шліфу. З фотографій мікроструктури можна Утворення і переміщення дислокацій в магнітзробити висновок про те, що зміна кількості дислоному полі проходить не миттєво і визначається кацій безпосередньо залежить від зміни напружетривалістю процесу борування. Це дозволяє здійності магнітного поля. При відповідній напруженоснювати управління утворенням і переміщенням сті можна одержати відповідну щільність дислокацій шляхом зміни режиму дії магнітного дислокацій. поля. Певна щільність дислокацій в кристалах бориПідвищення напруженості магнітного поля дів, які одержані при боруванні - є кількісною міпризводить до прискорення узгодження векторів рою діючого на метал магнітного поля. спінових і орбітальних магнітних моментів електЗапропонований спосіб використання напруронів, магнітних моментів атомів у вузлах кристаженості зовнішнього магнітного поля реалізується лічних решіток, доменів з вектором напруженості наступним чином: магнітного поля. Так, при напруженості біля 20кА/м 1. Борування металевих деталей проводять в щільність дислокацій збільшується майже вдвічі в зовнішньому магнітному полі при визначених напорівнянні з металом, структура якого не зазнає дії пруженості, терміні борування і температурі. магнітного поля. 2. З борованих деталей виготовляють шліфи Збільшення часу дії магнітного поля при борудля оцінки одержаної мікроструктури. ванні приводить до зменшення щільності дислока3. Після електрополіровки шліфів при великих цій в кристалах боридів. (Фіг.1) збільшеннях (до 30000 разів) визначають кількість Дислокації в боридах металів розміщуються дислокацій в кристалах і беруть їх середнє знамайже паралельно поверхні деталі, що борується і чення для розрахунку щільності. тому легко піддаються визначенню їх щільності 4. Будують математичні залежності щільності (Фіг.2) дислокацій від напруженостей магнітного поля для На Фіг.1 показана дислокаційна структура боконкретних умов борування, або складають номорованої в магнітному полі сталі при температурі грами для практичного використання. 950°С, напруженості магнітного поля - 20кА/м: а Застосування зовнішнього магнітного поля при час боруванн - 0,5год; б - час борування дифузійному боруванні для одержання необхідної 1год. 1500. щільності дислокацій в поверхневих шарах детаНа Фіг.2 показана дислокаційна структура болей машин і механізмів дає можливість науково 5 76331 6 обґрунтовано вибирати режими борування (зміцлей і чавунів. Зовнішнє магнітне поле значно (в нення) металевих виробів за заздалегідь побудо2...3 рази) дозволяє скоротити тривалість процесу ваних залежностях (графічними чи табличними) і магніто-термохімічної обробки і істотно покращити отримувати задані фізико-механічні властивості якість зміцнених, або відновлених деталей машин і робочих поверхонь деталей, виготовлених з стамеханізмів. * Комп’ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601