Борирование стали — диффузионное и жидкостное, технологии, достоинства и недостатки

Диффузионной металлизацией принято называть метод обработки сталей либо других металлов и сплавов, при которой поверхностный слой изменяется внедрением молекул других элементов. Все это происходит при очень высоких температурах в специальной среде. Результатом такой обработки является физическое укрепление слоя, а также повышение его жаростойкости, увеличение сопротивляемости процессу коррозии – поверхность менее изнашивается во время эксплуатации.

В отличие от нитроцементации и цианирования, где атомы углерода с азотом непосредственно внедряются в кристаллическую решетку стали, диффузионная металлизация предполагает более сложный процесс, когда атомы других элементов образуют со сталью так называемые растворы замещения, поэтому такой процесс длительный и требует применение более высоких температур, превышающих 1000 градусов по Цельсию.

Технология борирования

Главное назначение борирования поверхности – увеличение стойкости к износу поверхности изделий во время работы в агрессивных и абразивных средах при температуре до 800°С. Изобилие слоя поверхности стали бором используется для быстрорежущего и штамповочного инструмента, деталей дробильных и просеивающих машин, буровых установок и центробежных насосов.

Образование соединений бора приводит к некоторому изменению геометрических размеров детали, по этому тех. процесс в себя включает механическую обработку поверхностей после образования упрочненного слоя. Ввиду высокой твердости и стойкости к абразивам для обработки поверхностей применяют шлифовка и полирование поверхностей.

Технология борирования выполняется по самым разным методикам, использование которых диктуется характерностями производства и видами обрабатываемых изделий. Режим проведения процесса зависит от желаемой толщины покрытия и марки стали. В большинстве случаев борируемые стали содержат большое содержание углерода и легирующих присадок. В список материалов, к которым применяется рассматриваемая технология, входят также изделия из нержавейки.

Воздействие легирующих компонентов на глубину борированного слоя

Газовое борирование

Газовое борирование схоже с процессами цементации и азотирования сталей. Процесс проводят в печах в среде диборана (В2Н6), треххлористого бора (ВСl3), триметила — (СН3)3В или других борсодержащих веществ. Чаще применяют диборан и треххлористый бор, который разбавляют водородом, аргоном, азотом или аммиаком. Применение азота в качестве разбавителя сильно снижает взрывоопасность среды. Насыщение прoводят при температурах 800-900°С. Время выдержки составляет от 2 до 6 часов. Существенное влияние на результаты борирования оказывает избыточное давление насыщающей среды. При газовом борировании на углеродистых сталях формируется боридный слой толщиной 0,1-0,2 мм и твердостью 1800-200HV.

Методы борирования стали

Широкое разнообразие методов борирования стали дает возможность применять наиболее технологичные в каждом определенном производстве. Самые популярные методики такие:

• В газообразной обстановке;
• В жидкой обстановке;
• В твёрдой обстановке.

В большинстве случаев изобилие бором выполняется конкретно при отливке деталей. Этот способ дает возможность значительно облегчить технологический производственный процесс деталей конструкции, они не требуют большой точности при финальной отделке.

Вышеперечисленные методики обработки в себя включают огромное количество разных видов, которые отличительны определенными тонкостями.

Комбинированное борирование углеродистой стали

Жидкостное безэлектролизное борирование

Для жидкостного борирования используются расплавы смесей, главной составляющей которых считается тетраборат натрия (бура) с добавлением карбида бора, хлорида натрия и силиката марганца. Температура расплавленной массы составляет 900°С. Толщина отделанного слоя может составлять до 0.2 мм. Жидкостное борирование в расплаве имеет то преимущество, что глубина обработки не зависит от формы поверхности которая обрабатывается. Из плохих качеств стоит отметить, что расплав активных веществ быстро истощается, при этом компенсация расхода некоторых элементов затруднена, как и обозначение химического состава смеси.

Варианты использования технологии жидкостного борирования

Электролизное борирование

Уменьшить время процесса при жидкостном борировании помогает применение эффекта электролиза при прохождении электротока через обрабатываемую деталь и расплав. Процесс электролизной обработки идет при маленьких значениях плотности тока и тех же температурах расплавленного электролита, что и при простом жидкостном борировании. Хотя при этом способе применяется только бура, минусом считается ее чрезмерный расход, потому как часть бора при электролизе падает в виде аморфной массы, которая, более того, может образовывать изъяны на поверхности заготовки.

Уменьшить температуру расплава помогает введение фторосодержащих добавок – фторида и фторбората натрия.

Газовое борирование

Одинаковое и однородное проникновение бора в верхний слой металла достигается во время использования метода газового борирования. Борирование деталей выполняется при температуре 850°С в обстановке газов, содержащих оксиды, галогениды и водородные соединения бора. Выделяющийся при термическом разложении газов атомарный бор, садится на поверхности изделий и диффундирует вглубь металла.

Нужно сказать, что некоторые борирующие смеси газов очень взрывоопасны, что налаживает ограничения на использование этой методики.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Применение

Борирование применяют для повышения износостойкости втулок подшипников и рабочих колёс погружных электроцентробежных насосов, дисков пяты турбобура, вытяжных, гибочных и формовочных штампов, деталей пресс-форм машин литья под давлением и деталей из углеродистых и легированных сталей с различным содержанием углерода (20, 18ХГТ, 15X11МФ, Х23Н18, 45, 40Х, Х12, У10 и др.). Стойкость деталей после борирования увеличивается в 2—10 раз.

Изделия, подвергшиеся борированию, обладают повышенной до 800 °C окалиностойкостью и теплостойкостью до 900—950 °C. Твёрдость борированного слоя в сталях перлитного класса составляет 15 000—20 000 МПа.

Плюсы и минусы диффузионного насыщения металлов

Применяя диффузионную металлизацию, в поверхностный слой металлического изделия можно внедрить практически любой диффундирующий элемент – это следует отнести к положительным аспектам метода.

Отрицательные же аспекты, которые не позволяют широко использовать такую обработку на предприятиях, следующие:

• скорость диффузии очень мала и требует многих часов обработки;
• поддержание высоких температур ведет к серьезным затратам энергии;
• из-за повышенного нагрева деталь подвергается деформации;
• полученный слой уступает по показаниям защиты слоям, получаемым менее затратными методами, например нитроцементацией.

Уважаемые посетители сайта, кто знает о методе диффузионной металлизации либо применял этот метод на практике, поделитесь своими знаниями в комментариях. Опыт всегда лучше, чем теория!

Поиск записей с помощью фильтра:

Литература

• Борисенок Г. В., Васильев Л. А., Ворошнин Л. Г. и др. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Справочник. — М.: Металлургия, 1981. — 424 с.
• Ворошнин Л. Г.. Борирование промышленных сталей и чугунов. — Минск: Беларусь, 1981. — 205 с.
• Ворошнин Л. Г., Ляхович Л. С.. Борирование стали. — М.: Металлургия, 1978. — 240 с.
• Ворошнин Л. Г., Лабунец В. Ф., Киндрачук М. В. . Износостойкие боридные покрытия. — Киев: Техника, 1989. — 158 с. — ISBN ISBN 5-335-00329-4.
• Ворошнин Л. Г., Ляхович Л. С., Ловшенко Ф. Г., Протасевич Г. Ф.. Химико-термическая обработка металлокерамических материалов. — Минск: Наука и техника, 1977. — 272 с.
• Гуревич Б. Г., Говязина Е. А.. Электролизное борирование стальных деталей: Справочное пособие. — М.: Машиностроение, 1976. — 72 с.
• Ворошнин Л. Г., Алиев А. А.. Борирование из паст. — Астрахань: АГТУ, 2006. — 287 с. — ISBN 5-89154-170-X.
• Бельский Е. И., Понкратин Е. И., Ситкевич М. В., Стефанович В. А.. Химико-термическая обработка инструментальных материалов. — Минск: Наука и техника, 1986. — 247 с.
• Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. Материаловедение. — М.: Машиностроение, 1990.
• А. С. СССР: № 755425, 833357, 904871, 1068208.
• Чернов Я. Б., Анфиногенов А. И., Шуров Н. И. Борирование сталей в ионных расплавах — Екатеринбург 2001.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Ковка металла — горячая, холодная ковка... Поршневые компрессоры воздушные масляные... Влагоотделители для компрессора — видео,... Электроды УОНИ — технические характерист...