Исследование влияния содержания углерода в стали на параметры решетки боридиых фаз показало, что углеводне оказывает влияния на периоды кристаллической решетки Fe2B. Неизменность периодов решетки борида является следствием или практически полного отсутствия растворимости углерода в Fe В, или расположения небольших ( Tq = 0,77 А) атомов углерода в пустотах решетки Fe£B (радиус наименьших пустот составляет 0,06 А), что по вызывает существенной деформации этой решетки. Cвязывает уменьшение глубины борированного слоя с появлением в структуре карбидов бора. Образующиеся при этом прочные связи В - С препятствуют процессу диффузии бора в сталь. Однако маловероятно, что при температуре борирования порядка 1000° С бор ведет себя как карбидобразуюший элемент.
Механизм влияния углерода на процесс борирования можно представить следующим образом. Присутствие углерода, имеющего в состоянии изолированного атома конфигурацию валентных электронов S п , повышает статистический вес конфигураций за счет переходов атомов углерода. Железо в данном случае не может быть донором электронов и, отдавая их, повышать статистический вес ds-конфигураций своих атомов. Лтомы углерода обладают SD -онфигурациями, которые могут оставаться неизменными или даже частично нарушаться. Экспериментально установлено, что в твердом растворе углерода в железе заряд конфигурации несколько нарушаются. Электроны нарушенных конфигураций могут быть приняты железом с образованием менне стабильных .Общая устойчивость системы Fe - С по сравнению с Fe - В поэтому несколько меньше, кроме того, соединение в системе Fe - С, базирующееся на высоком статистическом весе Sp3 т-конфигураций (Fe3C), образуется при меньшей атомной концентрации углерода, чем концентрация бора при образовании соединения Fe2B в системе Ре - В. Итак, при увеличений содержания углерода в железе повышается статистический вес d5 -конфигураций при сохранении такового для sp-конфигураций на относительно низком уровне.
При борировашш такой стали часть энергии затрачивается на возбуждение Зр -конфигураций. Энергия актива дин повышается.
Следовательно, отсутствие высшэго бори да (FeB) при борированин углеродистых сталей можно объяснить сле дующим образом. Организация связи в FeB основана па высоком статистическом auoe dl>-конфигураций желе за.
Появление карбоборидных фаз при борировании железоуглеродистых сталей также маловероятно, так как параметры процесса не обеспечиваю! достаточно энергетического возбуждения конфигураций атомов партнеров и образования гибридных S-Реконфигураций бора и углерода не происходит
Увеличение содержания в стали углерода задерживает диффузию бора вызывает его накопление в поверхностной г э— не .Увеличивается глубина зоны сплошных боридов. Оттеснение углерода и малая вероятность образования обобщенных гибридных SР -конфигураций бора и углерода ухудшает сьязь борированного слоя с металлом основы. Покрытие на высокоуглеродистых сталях получается более хрупким и легко отслаивается.
Оттеснение углерода из насыщенного бором слоя способствует образованию обогащенной углеродом переходной зоны (рисунок 3.4). Непосредственно под борированным слоем образуется повышенное количество цементита. Более высокая скорость диффузии углерода по сравнению с таковой для бора обусловливает большую глубину переходной зоны, чем слой боридов. Так, при глубине борлрованного слоя 0,15-0,25 мм ширина переходной зоны 0,5-1,0 мм. Содержание бора в переходной зоне составляет 0,01-0,1%, что может привести к образованию мартенсита при охлаждении.
Рисунок 3.4 – Распределение углерода в
переходной зоне
В случае малоуглеродистой стали препятствий для диффузии бора меньше. Иглы боридов глубоко врезают-ся_..в„основной металл, Глубина зоны сплошных боридов сильно отличается от общей глубины слоя . Концентрация бора в поверхности снижается , борированная фаза обладает меньшей хрупкостью.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.