10 / 146
Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 4. 2017
Innovative Technologies
in Mechanical Engineering
____________________________________________________________________
10
этим существует предельная толщина боридного слоя для каждой марки стали, до которой
хрупкость проявляется в меньшей степени и слой имеет прочную связь с основой [1, 4, 13].
Исследование хрупкости диффузионных боридных слоев является сложной задачей,
так как для ее оценки пока нет единых, общепризнанных методов, позволяющих получать
абсолютные значения показателей хрупкости боридных слоев на разных сталях. Это связано
с изменением хрупкости боридных слоев в широком диапазоне в зависимости от толщины
слоя, его морфологии и соотношения фаз, условиями насыщения, состава стали и другим [2,
8]. Поэтому задачи определения хрупкости боридных слоев традиционно решаются в каждом
конкретном случае с получением сравнительных результатов
В случае борирования, как правило, преследуется цель получения покрытия без
припуска на окончательную механическую обработку, поскольку механическая обработка
(шлифование) таких покрытий затруднительна, по причине высокой твердости и вероятности
скалывания борированного слоя на краях деталей [2, 4, 14]. Поэтому актуальным является
определение величины прироста геометрических размеров деталей из конкретных сталей для
корректировки конструкторской документации, чтобы фактический размер детали с
покрытием соответствовал номинальному значению, указанному на чертеже.
Материалы и методики
Наиболее показательной характеристикой хрупкости борированных слоев следует
считать минимальное напряжение, приводящее к появлению трещин или скола на различном
расстоянии от поверхности образца. Поэтому хрупкость борированного слоя оценивалась по
методике [15]. Согласно этой методике хрупкость оценивается по напряжению скола σ
(МПа) слоя, которое в совокупности учитывает фазовый состав и морфологию слоя,
микротвердость и модули упругости фаз, напряженное состояние слоя и запас пластичности
.
Оценка хрупкости проводилась при нагрузке 1,0 Н, которая способна образовать трещину на
межфазной границе для всех образцов, что предварительно установлено опытным путем.
Процесс борирования проводился при температурах от 850 до 950 °C в течение 1…4 ч
с предварительной изотермической выдержкой при 750 °C, 1 ч. Насыщение проводилось в
контейнерах, герметизируемых плавким затвором. Для проведения процесса использовали
шахтную электрическую печь с селитовыми нагревателями. Контроль температуры
осуществляли при помощи потенциометра КСП-3П, градуировка ХА. Для проведения
процесса диффузионного борирования использовали порошковую среду с высокой
насыщающей способностью «besto-bor» [16].
Оценка влияния борирования на изменение размеров проводилась на образцах
размером 10×10×20 мм. Оценка изменения размеров проводилась с использованием
микрометра МК-25. В частности измерялась поверхность стальных образцов с номинальным
размером 10-0,12 мм (12 квалитет).
Результаты и обсуждение
По полученным эмпирическим данным рассчитаны уравнения множественной
регрессии зависимости хрупкости компактных двухфазных боридных слоев на сталях У8А
(уравнение 1) и 9ХС (уравнение 2) от температуры насыщения и времени выдержки при
борировании в порошковой среде, что позволяет определить параметры проведения процесса
борирования, обеспечивающие получение наименее хрупких боридных слоев по показателю
напряжения скола на межфазной границе FeB/Fe
2
B: