Боридный слой
Cтраница 3
Общий характер связи между толщиной зоны взаимодействия и деформацией разрушения е, иллюстрирует рис. 3, относящийся к системе титан - бор. Из рис. 3 следует, что для более прочных волокон бора первое критическое значение толщины меньше. Если толщина борида меньше этого критического значения, то трещины в боридном слое не влияют на характер разрушения волокон, а также композита в целом. [31]
Чтобы заменить токсичную соль NaCN, предложен новый расплав 2 для низкотемпературного борирования, состоящий из 60 - 90 % буры и 40 - 10 % гидроокиси или сульфита натрия. В случае применения гидроокиси температура процесса составляет 600 - 650 С, сульфита 550 - 700 С. При плотности тока около 0 2 а / дм2 и продолжительности процесса 6 ч на поверхности сталей образуется боридный слой толщиной 40 - 55 мкм с высокими физико-механическими свойствами. [32]
 |
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА НАСЫЩЕНИЯ НА ТОЛЩИНУ КАРБИДНОГО СЛОЯ ( температура 1300 С. время 2 ч. [33] |
Металлографические исследования показали, что карбидные слои растут преимущественно фронтально, имеют практически одинаковую толщину по всему периметру образца и относительно ровную границу раздела с металлом основы. Это обусловлено, очевидно, приблизительной равноценностью различных кристаллографических направлений в решетках карбидов относительно диффузии углерода ввиду их высокой симметрии. Для сравнения можно указать, что структура боридных покрытий на тех же тугоплавких металлах и сплавах существенно различна, а граница раздела боридный слой - металл основы, как правило, очень развитая и неровная, так как в боридных фазах имеются кристаллографические направления, по которым происходит предпочтительная диффузия бора. [34]
В связи с этим возникает необходимость определения критических усилий на границе покрытие-матрица и влияния на них технологии и условий борирования. С целью упрощения решения поставленной задачи мы исходили из предположения, что на поверхности металла формируется однофазный боридный слой. Практика борирования располагает различными вариантами однофазного борирования. Так как глубина боридного слоя значительно меньше размеров борируемых изделий, задачу о напряженном состоянии в покрытии можно рассматривать для упругого полупространства. [35]
Предназначенные для борирования детали подвергают термообработке улучшением; чистота их поверхности соответствует 6 - 8-му классу и изготавливают их в номинальный размер. Как показывает опыт, минимальное изменение размеров наблюдается у сталей, прошедших перед борированием улучшение. В этом случае обычно удается сохранить размеры в пределах допусков по 4, 3-му и даже 2-му классу точности. Основное изменение в угловые и линейные размеры изделий вносит не сам боридный слой, а те структурные и фазовые превращения, которые претерпевает основа в результате нагрева под борирование, последующего охлаждения и термообработки. Изменение размеров из-за непосредственно боридного слоя составляет величину не более 15 - 20 % от толщины самого слоя, причем ее несложно учесть, так как она всегда вызывает соответствующее увеличение внешних и уменьшение внутренних размеров детали. Учет же изменений размеров вследствие превращений, происходящих в самой стали, рассчитать точно пока довольно трудно и необходимо определять их экспериментально в каждом конкретном случае. [36]
Поскольку в аморфном боре, полученном магниетермическим методом, содержится некоторое остаточное количество борного ангидрида, способного повлиять на кинетику борирования, была предпринята попытка оценить влияние В2О3 на скорость роста диффузионных слоев. Металлографический анализ показал, что толщина образовавшегося в прокаленном боре диффузионного слоя одинакова для сечений а и б и составляет около 45 мкм, что несколько меньше толщины слоя, полученного в непрокаленном боре. Эта разница, возможно, вызвана коагуляцией мелких частичек бора при температуре прокаливания и уменьшением упругости его паров над укрупненными частицами. При борировании в шихте с 5 и 10 % В2О3 толщина боридного слоя в сечении а составила примерно 17 - 20 мкм, а в сечении б 50 - 55 мкм. При визуальном осмотре образцов обнаружена тонкая стекловидная пленка борного ангидрида на той поверхности, которая не находилась в засыпке. [37]
Способ был проверен, в частности, при борировании углеродистой стали. Горение заканчивалось через 60 - 90 сек после воспламенения, и за это время при температуре 1200 С и толщине активной пасты 0 1 - 0 5 мм был получен боридный слой 0 3 - 1 3 мм соответственно. [38]
Предназначенные для борирования детали подвергают термообработке улучшением; чистота их поверхности соответствует 6 - 8-му классу и изготавливают их в номинальный размер. Как показывает опыт, минимальное изменение размеров наблюдается у сталей, прошедших перед борированием улучшение. В этом случае обычно удается сохранить размеры в пределах допусков по 4, 3-му и даже 2-му классу точности. Основное изменение в угловые и линейные размеры изделий вносит не сам боридный слой, а те структурные и фазовые превращения, которые претерпевает основа в результате нагрева под борирование, последующего охлаждения и термообработки. Изменение размеров из-за непосредственно боридного слоя составляет величину не более 15 - 20 % от толщины самого слоя, причем ее несложно учесть, так как она всегда вызывает соответствующее увеличение внешних и уменьшение внутренних размеров детали. Учет же изменений размеров вследствие превращений, происходящих в самой стали, рассчитать точно пока довольно трудно и необходимо определять их экспериментально в каждом конкретном случае. [39]
 |
Теоретическая Кривая зависимости прочности борных волокон от толщины боридной зоны § ос. 1 ( 5. [40] |
Следует выделить три участка на кривой зависимости прочности борных волокон от толщины зоны взаимодействия. На первой стадии ( участок I) деформация до разрушения ( прочность) волокон не зависит от толщины слоя диборида, так как разрушение волокон определяется собственной популяцией дефектов. Вторая критическая толщина для рассматриваемого случая равна 5000 А. Разрушение волокон на этой стадии инициируется трещинами в боридном слое. [41]
При т-ре выше 500 С диборан почти полностью разлагается на активный бор и водород, к-рые и омывают насыщаемые изделия. С образуется слой боридов толщиной 0 1 - 0 2 мм. Под слоем боридов находится переходная зона, толщина которой иногда на порядок и более превышает толщину слоя боридов. Эта зона состоит из твердого раствора бора и др. легирующих элементов в железе. Под слоем боридов находится карбобо-рид железа Fe3C0 2B0 8в виде зерен продолговатой формы. Молибден, вольфрам и хром уменьшают толщину слоя боридов и повышают их макс, микротвердость до 2100 - 2200 кгс / мм2, медь, никель и алюминий снижают микротвердость фазы FeB на 200 - 300 кгс / мм2, а также уменьшают толщину боридного слоя на изделиях. [42]
Диффузионное насыщение стальных изделий бором приводит к образованию на их поверхности слоя, состоящего из боридов FeB и Fe2 В, а также боридного цементита, если в стали содержится повышенное содержание углерода. Бориды железа обладают высокой коррозионной стойкостью в ряде агрессивных сред в связи с чем можно было бы ожидать существенного повышения сопротивления коррозионно-усталостному разрушению борированных деталей. Нами показано, что борирование при глубине слоя боридов 0 1 - 0 2 мм повышает предел выносливости образцов из средне-углеродистой стали с 250 до 300 - 310 МПа, а в 3 % - ном растворе NaCl условный предел выносливости увеличивается с 50 до 100 МПа. Отрицательное влияние борирование оказывает на сопротивление усталости высокопрочных легированных и закаленных сталей, у которых предел выносливости после насыщения может снизиться в несколько раз. Условный предел выносливости при этом увеличивается незначительно. Таким образом, наблюдается несоответствие между коррозионной стойкостью в ненапряженном состоянии и коррозионной выносливостью борированных сталей. Это несоответствие объясняется пористостью боридного слоя, которая при действии циклических механических напряжений обеспечивает лучший контакт коррозионной среды с основным металлом, чем в ненапряженном металле. [43]
Борированию подвергают стали перлитного, ферритного и аустенитного классов, тугоплавкие металлы и никелевые сплавы. При борировании железа упрочненный слой состоит из ромбического борида FeB и тетрагонального борида Fe2B, образующих столбчатые кристаллы. Под слоем боридов располагается переходный слой из твердого раствора бора в а-железе. При нагреве бориды устойчивы: FeB - до 800 С, Fe2B - до 1000 С. Установлено, что углерод сталей полностью вытесняется из зоны боридов вглубь и, в зависимости от легирующих элементов в стали, образует переходную зону. Кремний при борировании диффундирует из зоны боридов вглубь, обогащая зону а-фазы, а при большом количестве кремния в переходной зоне могут образоваться графит и феррит. Вообще боридный слой хрупкий. Высокая микротвердость боридного слоя сохраняется до 700 С, что позволяет применять борирование для повышения износостойкости деталей, работающих при высоких температурах. [44]
Борированию подвергают стали перлитного, ферритного и аустенитного классов, тугоплавкие металлы и никелевые сплавы. При борировании железа упрочненный слой состоит из ромбического борида FeB и тетрагонального борида Fe2B, образующих столбчатые кристаллы. Под слоем боридов располагается переходный слой из твердого раствора бора в а-железе. При нагреве бориды устойчивы: FeB - до 800 С, Fe2B - до 1000 С. Установлено, что углерод сталей полностью вытесняется из зоны боридов вглубь и, в зависимости от легирующих элементов в стали, образует переходную зону. Кремний при борировании диффундирует из зоны боридов вглубь, обогащая зону а-фазы, а при большом количестве кремния в переходной зоне могут образоваться графит и феррит. Вообще боридный слой хрупкий. Высокая микротвердость боридного слоя сохраняется до 700 С, что позволяет применять борирование для повышения износостойкости деталей, работающих при высоких температурах. [45]
Страницы: 1 2 3