22 / 150
Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 2. 2017
Innovative Technologies
in Mechanical Engineering
____________________________________________________________________
22
среды, что может привести к оплавлению поверхности образца в результате образования
легкоплавкой боридной эвтектики [1–7]. Во- вторых, меньшая температура насыщения
существенно замедляют процессы диффузии и скорость роста диффузионного слоя [8–12].
Время насыщения было выбрано равным 150 минутам, так как за это время формируется
диффузионный слой оптимальной толщины с наилучшими эксплуатационными свойствами
[13–18].
В качестве образцов использовались параллелепипеды из стали Ст3 с размерами
15х10х50 мм. Две поверхности параллелепипедов были отшлифованы. На каждую из
шлифованных сторон наносили насыщающие среды в виде обмазки разного состава: на одну
сторону наносили состав для комплексного бор-хром-титанирования [17, 18], а на вторую –
состав для борирования [18]. Размеры до и после борирования контролировали микрометром
МК 25-1. Шероховатость шлифованных поверхностей до и после борирования замеряли в
двенадцати местах (по шесть измерений на сторону) при помощи лазерного профилографа-
профилометра Veeko. Микроструктуру и толщину диффузионного слоя исследовали при
помощи программно-аппаратного комплекса «Thixomet Pro», включающего программный
комплекс «Thixomet» и оптический микроскоп Carl Zeiss Axio Observer Z1m.
Результаты и обсуждение
Результаты замеров шероховатости и размеров приведены в таблице.
Таблица
Размер до
насыщения, мм
Размер после
насыщения, мм
Шероховатость до
насыщения R
A
, нм
Шероховатость после
насыщения R
A
, нм
Сторона 1 Сторона 2 Сторона 1 Сторона 2 Сторона 1 Сторона 2 Сторона 1 Сторона 2
9,64
9,60
9,76
9,75
330,87 364,25 774,55 1390,00
405,57 306,40 609,93 1030,00
9,53
9,56
9,74
9,74
302,23 355,40 782,77 1060,00
408,04 400,99 852,87 808,97
9,53
9,56
9,74
9,74
295,36 398,38 1007,00 695,57
278,19 394,93 670,29 896,88
Средние значения
9,57
9,57
9,75
9,74
336,71 370,06 782,90 980,24
Как видно из таблицы, толщина образцов выросла в среднем на 0,18 мм в случае
комплексного насыщения бором, хромом и титаном и на 0,17 мм в случае
однокомпонентного борирования. Толщина диффузионных слоев при этом составила 163,3 и
145,5 мкм для комплексного бор-хром-титанирования и борирования соответственно.
Шероховатость при этом изменилась более кардинально: при комплексном
насыщении бором, хромом и титаном шероховатость R
А
выросла на 130% или в 2,32 раза (с
336,71 нм до 782,90 нм), при однокомпонентном борировании рост шероховатости
произошел на 165% или в 2,65 раз (с 370,06 нм до 980,24 нм).
Выводы
1. Прирост размеров стальных образцов практически не зависит от состава
насыщающей среды, метода насыщения и толщины боридного диффузионного слоя и
составляет в среднем 0,12 мм на 100 мкм толщины диффузионного слоя.