489 / 530
Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3
Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
489
алюминиду FeAl и Fe
3
Al, а после обработки по режимам с 8 и 16 циклами – 800-850 HV0.05,
что соответствует алюминидам FeAl
3
и Fe
2
Al
5
.
Микротвердость игольчатых кристаллов расположенных в верхней части слоя
составляет 2200-2300 HV0.05, что соответствует предельному значению микротвердости
борида железа FeB [12].
Известно, что для повышения жаростойкости на поверхности стали должны
образовываться фазы с высоким содержанием алюминия [13,14]. В работе [15] исследовали
термоциклическое бороалитирование в порошковых смесях. Авторами было установлено, что
содержание фазы Fe
2
Al
5
в слое выше после термоциклирования, по сравнению с
изотермической выдержкой на низкоуглеродистых сталях. Так, при непрерывной выдержке
количество Fe
2
Al
5
постепенно снижается, а количество FeAl увеличивается в результате
самодиффузии железа к поверхности и диффузии алюминия в обратном направлении. При
термоциклировании же скорость диффузии насыщающих элементов не постоянна, что
приводит к аккумулированию фазы Fe
2
Al
5
на поверхности слоя.
Исследование жаростойкости образцов на стали 20 показало что, наиболее стойкими к
окислительной среде по сравнению с изотермическим способом оказались образцы,
обработанные по режимам с 8 и 16 циклами (рис.2). Это объясняется повышенным
содержанием алюминия в слое после обработки по указанным режимам.
Рис. 2.
Кинетика окисления стали 20 после различных способов бороалитирования:
♦ – изотермический, ■ – термоциклирование 4 цикла, ▲ – термоциклирование 8 циклов,
×
– термоциклирование 16 циклов.
Изменение массы определяли по следующей формуле:
Δm/m0 = ((mi – m0) / m0) *100%,
где mi – масса образца через каждые 5 часов испытаний на жаростойкость, m0 – масса
образца до испытаний на жаростойкость.
Выводы
1. Установлено, что совмещение термоциклирования с химико-термической обработкой
при бороалитировании из обмазок оказывает положительное влияние на свойства стали 20 за
счет воздействия на структуру основного металла и повышения жаростойкости
поверхностного слоя.