Склад порошкової суміші для борохромування сталевих виробів

Склад для борування сталевих виробів, що містить порошок технічного карбіду бору, який відрізняється тим, що склад додатково містить порошки хрому та фторопласту, при наступному співвідношенні компонентів, в мас. %: хрому 2-9 фторопласт 1-2 технічний карбід бору решта. (19) (21) u201101543 (22) 10.02.2011 (24) 10.11.2011 (46) 10.11.2011, Бюл.№ 21, 2011 р. (72) ЧЕРНЕГА СВІТЛАНА МИХАЙЛІВНА, КРАСОВСЬКИЙ МИХАЙЛО ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ПОЛЯКОВ ІГОР АНАТОЛІЙОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИ 3 64285 зоні борованої сталі 20 виявлено вміст хрому 1,952 мас. % (2,093 % ат.) у фазі FeB. На відстані 50 мкм від поверхні кількість хрому складає 0,210 % мас. (0,225 % ат.) на сталі 20. При товщині боридного покриття в 200 мкм у боридній голці, пов'язаній з матрицею, кількість хрому становила 0,306 % мас. (0,329 % ат.). Зіставленням результатів аналізу хрому в темних ділянках покриття, що примикає до пори із суцільним безпористим матеріалом зерна покриття, виявлено значну локальну різницю в концентрації хрому, що має відмінність на порядок на будь-якій глибині покриття, у межах окремого голчастого боридного зерна. Слід зазначити, що для боридних покрить характерні закрита пористість і пори розсіяні по всьому перетину боридного шару з переважною концентрацією в поверхні покриття. Так, наприклад, у боридному покритті на сталі 45 у фазі FeB на глибині 15-20 мкм у суцільній зоні покриття (світла область) виявлено хрому 0,660 % мас. (0,708 % ат.), поруч у темних ділянках, областях, що примикають до пори, хрому становило 4 1,676 % мас. (1,761 % ат.). На глибині покриття в 120 мкм у суцільній світлій зоні фази Fe2B кількість хрому складає 0,332 % мас. (0,356 % ат.), а поруч у темних зонах, що примикають до пори виявлено 3,083 % мас. (3,281 % ат.) хрому. У поверхневих ділянках фази FeB на глибині 5 мкм кількість хрому в темних зонах, ідентифікованих як пори, складає 10,998 % мас. (11,704 % ат.), а у світлих ділянках - 0,660 % мас. (0,708% ат.), що підтверджує аномальний розподіл хрому по товщині шару. Приведені факти підтверджують положення про те, що швидкість дифузії по межах зерен і дефектної ділянки на кілька порядків більше швидкості дифузії по тілу зерна. Ймовірно, дифузія хрому сприяє зменшенню пор у боридних покриттях легованих хромом, як це виявлено в проведених нами роботах. Оптимальним складом є склад по виміру 5 (мас. % ): порошок хрому 2-9 фторопласт 1-2 технічний карбід бору решта. Таблиця 1 Мікротвердість й товщина боридних покриттів в залежності від вмісту хрому в насичуючій суміші на сталі 20 № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Насичуюча суміш Найближчий аналог: хром 2025; карбід бору - 4567; ферохром - 1015; тетраборат літію - 15; тетраборат натрію -15; фтороборат калія - 15 Досліджені суміші % % В4С % фторопласту Сr (100) 0 99,5 0,5 0 99 1 0 98 2 0 97 3 2,5 0,5 3,0 96 1 Товщина шару, мкм загальна суцільна товщина частина Мікротвердість, МПа Fe2B FeB Корозійна стійкість в 10 % розчину H2SO4, 2 кг/м 130 80 15500 16500 0,075 110 75 15000 17000 0,050 60 80 90 70 140 158 20 25 30 22 90 100 16980 17480 17975 17055 17740±500 17950±500 13140±500 18660±500 20180±500 20650 21150 21650 21005, 20340±500 18070±500 3,5 4,0 5,0 5,0 5,0 5,0 6,0 7,0 95 94 94 93 92 92 92 2 1 0,5 1 2 3 2 1 175 190 200 210 220 205 240 220 130 150 155 158 151 170 140 8,0 9,0 90 90 2 1 210 200 120 110 10 88 2 190 94 18770 19270 19765 18970 20080±500 20640±500 10740±500 20850±500 20980±500 20770 21270 21770 21070 21140±500 20470±500 11860±500 17110±700 17980±500 16200±480 16820±500 14810±500 16590±500 0,050 0,050 0,040 0,036 0,034 0,032 0,45 0,06 0,055 0,06 0,065 5 64285 6 Таблиця 2 Мікротвердість й товщина боридних покриттів в залежності від вмісту хрому в насичуючій суміші на сталі 45 Товщина шару, мкм № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Насичуюча суміш: Найближчий аналог: хром - 2025; карбід бору - 4567; ферохром 1015; тетраборат літію - 15; тетраборат натрію - 15; фтороборат калія - 15 Досліджені суміші % % В4С % фторопласту Сr (100) 0 99,5 0,5 0 99 1 0 98 2 0 97 3 2,5 96,5 1 Мікротвердість, МПа Корозійна стійкість в 10 % розчину 2 H2SO4, кг/м загальна товщина суцільна частина Fe2B FeB 130 80 15500 16500 0,075 110 75 15000 17000 0,050 20 25 30 26 90 20 23 25 21 50 18035 18540 18950 18140 20080±500 16770±500 20660±500 20450 20980 21375 20550 20470±500 19360±500 18080±500 17110±500 19100 19670 19950 19345 20230±500 3,0 3,5 3,5 3,5 3,5 4,0 5,0 6,0 7,0 95 96 95,5 94,5 93,5 95 93 93 91 2 0,5 1 2 3 1 2 1 2 105 105 110 120 108 140 180 220 190 60 55 60 70 56 80 110 150 120 8,0 91 1 180 110 9,0 89 2 170 100 16650±500 13520±500 16340±500 10 89 1 160 90 15920±500 20880±500 20730 21230 21630 21050 20850±500 20570±500 20510±500 20200±500 11650±500 19360±500 11370±500 18380±500 6700±500 18020±500 0,050 0,050 0,040 0,036 0,034 0,032 0,045 0,05 0,055 0,06 0,065 7 64285 8 Таблиця 3 Мікротвердість й товщина боридних покриттів в залежності від вмісту хрому в насичуючій суміші на сталі У8 № п/п 1 2 3 4 5 6 Насичуюча суміш: Найближчий аналог: хром - 2025; карбід бору - 4567; ферохром 1015; тетраборат літію - 15; тетраборат натрію - 15; фтороборат калія - 15 Досліджені суміші % % В4С % фторопласту Сr (100) 0 99,5 0,5 0 99 1 0 98 2 0 97 3 2,5 96,5 1 3,0 96,5 0,5 3,0 96 1 3,0 95 2 3,0 94 3 3,5 95,5 1 Товщина шару, мкм загальна суцільна товщина частина 10 11 12 13 15500 16500 0,075 110 75 15000 17000 0,050 15 25 30 20 90 95 100 105 98 120 10 20 25 15 50 45 50 60 49 70 17350 17800 18250 17500 17400±500 17150 17670 17990 17300 17490±500 13100±500 17070±500 15210±500 16250±500 14000±500 20050 20480 20880 20200 21200±500 20200 20660 21050 20350 20510±500 4,0 94 1 140 80 93 2 180 110 6,0 93 1 220 150 7,0 91 2 190 120 8,0 91 1 180 110 9,0 89 2 170 100 10 89 1 160 90 В таблицях 1-3 представлені дані по мікротвердості й товщині боридних покриттів в залежності від вмісту хрому в насичуючій суміші на сталях 20, 45 та У8. Як видно з таблиці, застосування складів, що заявляються, дозволяє підвищити товщину боридних покриттів в 1,36 рази. При цьому формується не тільки зона бориду заліза, але і перехідна зона, яка в найближчому аналозі відсутня. Наявність перехідної зони обумовлює плавне зниження твердості по товщині дифузійного шару від максимальних значень на поверхні, середніх значень в Комп’ютерна верстка А. Крулевський FeB 80 8 9 Fe2B Корозійна стійкість в 10 % роз2 чину H2SO4, кг/м 130 5,0 7 Мікротвердість, МПа 20060±500 17740±500 11930±500 8000±500 16010±500 16890±500 12470±500 15110±500 16200±500 11650±500 15650±500 16360±500 13520±500 11370±500 15340±500 16380±500 6700±500 15920±500 16020±500 0,050 0,050 0,040 0,036 0,034 0,032 0,045 0,05 0,055 0,06 0,065 перехідній зоні і нижчих значень мікротвердості на межі перехідної зони і сталевої матриці. Перехідна зона грає велику роль, тобто ці покриття мають велику стійкість в умовах зносу і динамічних навантажень. Мікротвердість боридних шарів знижується в 1,4-1,5 раза, а корозійна стійкість шарів в 10 % розчині H2SO4 виростає в 1,5 рази в порівнянні з найближчим аналогом. При виході кількісного складу компонентів суміші, що насичує, за вибрані межі спостерігається погіршення всіх вивчених характеристик покриттів. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601