Зміцнення поверхні інструменту зі сталі 38Х2МЮА комплексною хіміко-термічною обробкою

Abstract

Хіміко-термічна обробка веде к різкій зміні властивостей поверхневих шарів металу, а саме міцності, в’язкості, зносостійкості, опору корозії, жаростійкості, магнітних властивостей та ін. Метою науково-дослідної роботи є вивчення структури та властивостей інструменту після хіміко-термічної обробки у нанодисперсній порошковій суміші. Розлоблено комплексну обробку, яка полягала у послідовній нітроцементації та боруванні. Апроксимацією експериментальних даних отримані рівняння, які дозволяють прогнозувати товщину боридного шару та коефіцієнт дифузії атомарного бору для легованої сталі в діапазоні температур від 800 °С до 1000 °С при комплексній обробці. Нова технологія дозволяє скоротити тривалість насичення атомарними елементами в 4–5 разів, що значно зменшує енергозатрати, отримати необхідні експлуатаційні властивості та суміщати насичення поверхневого шару атомарним бором із гартуванням.

Chemical-thermal treatment, based on the surface saturation of alloys of different elements found wide use in industry. Achieved as a result of chemical-heat treatment changes the composition of the surface layers of the metal leads to a drastic change of their mechanical, physical, chemical, and physical properties (strength, toughness, wear resistance, corrosion resistance, heat resistance, magnetic properties, etc.). The aim of research work is to study the structure and properties of tool after thermo-chemical treatment in nanodisperse powder mixture. Experimental data showed that the thickness of the boride layer and the transition zone increases with increasing temperature of boriding from 800 °C to 1000 °C after carbonitriding at 550 °C. Surface microhardness confirms the presence of two borides, namely FeB with a hardness of 22 GPа and Fe2B with hardness 18-16 GPа. The optimum mode of boriding in nanodisperse powder mixture for steel 38Cr2MoAl is the temperature of 950 °C a duration of 2 hours. At this temperature, a sufficient layer is formed borides (80 μm) with a smooth transition layer that forms a common diffusion layer to 200 μm. With increasing temperature of boriding in nanodisperse powder mixtures the diffusion coefficient of atomic boron is increased, which leads to intensive growth of the boride layer steel 38Cr2MoAl. The approximation of experimental data derived equations that predict the thickness of the boride layer and the diffusion coefficient of atomic boron alloyed steel in the temperature range from 800 °C up to 1000 °C in complex chemical-thermal treatment. New technology allows to reduce the duration of the saturation of the atomic elements in 4-5 times, which significantly reduces the energy consumption, to obtain the necessary performance characteristics and to combine the saturation of the surface layer of atomic boron with hardening.