Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3

419 / 530

Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3 Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
419
УДК: 621.785.5
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕАКЦИЙ ПРИ ПОВЕРХНОСТНОМ
ЛЕГИРОВАНИИ СТАЛЕЙ
Т.Г. ИВАНОВА1 , аспирант
М.А. ГУРЬЕВ 1, канд. техн наук, докторант
МЭЙ ШУНЧИ 2, канд. техн наук, профессор
(1 АлтГТУ, г. Барнаул,
2 Уханьский текстильный университет, г. Ухань)
Иванова Т.Г. – 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46,
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова,
e-mail:
Проведен анализ механизмов диффузии бора с использованием термодинамического
моделирования, позволяющего оценить влияние и вклад компонентов в процесс
диффузионного насыщения. Расчеты проведены для процесса изотермического насыщения,
температура процесса выбрана в пределах от 450 до 1150°С с шагом 50°С, рассчитаны
энергия Гиббса и константы равновесия соответствующих реакций.
Ключевые слова: сталь, борирование, термодинамика, моделирование.
Введение
Диффузионное борирование является одним из распространенных видов химико-
термической обработки железоуглеродистых сплавов. Боридные слои, полученные
диффузионным борированием на стальных деталях значительно (в 5-30 раз) повышают
износостойкость, теплостойкость (в 1,5 — 2 раза) и коррозионную стойкость, что позволяет
повысить их срок службы.
Повышенный интерес к процессу борирования обусловлен возможностью получения
в поверхностной зоне боридных слоев, характеризующихся уникальным комплексом
эксплуатационных свойств и приемлемостью для обработки широкой гаммы
конструкционных и инструментальных сталей. Улучшение эксплуатационных характеристик
борированных изделий возможно лишь до определенного уровня, определянемого
свойствами боридов и подборидной зоны, образующихся на поверхности и
приповерхностном слое данного материала. В частности, для низколегированных
углеродистых сталей этот уровень будет определяться свойствами боридов FeB и Fe2 B.
Методика исследования
На основании предварительно проведенных исследований [1–5] установлено, что
ответственным фактором для получения соответствующего покрытия является главным
образом химическая природа борсодержащего вещества, а не массовая доля бора в
насыщающей среде, так как содержание бора в борирующих смесях как правило значительно
превышает требуемые его концентрации. Более детальный анализ механизмов фазо- и
структуро-образования возможен при использованием термодинамического моделирования,
позволяющего оценить влияние и вклад компонентов в процесс диффузионного насыщения