Физико-химические особенности формирования боррированного слоя (Исследовательский раздел дипломного проекта), страница 8

Исследование структуры  борированиых чугунов   показало,   что  формообразование и  глубина  борировашшгр слоя зависят от характера металлической основы  чугуна  соотношения между ферритом и перлитом основы. На ферритном чугуне борированный сдой имеет иглообразную форму, с  переходом  к  перлитным и белым  чугунам  фронт диффузии выравниваемся, боридные     иглы округляются и на белом  чугуне исчезают полностью. Глубина борированного слоя уменьшается при  переходе   от ферритных чугунов к перлитным.

Курированный  спой  состоит из  боридов и графитовых включений.  Количество а величина последних зависят от концентрации углерода  в металлической  основе,  дисперсности графита,  исходной  структуры  и  времени  процесса.

Микротвердость борированных слоев увеличивается с  повышением  температуры  насыщения  и с ростом  содержания углерода в металлической  основе  чугуна.

Данные о влиянии углерода на твердость борированного слоя  противоречивы,  и  до  настоящего  времени по  этому вопросу нет единого мнения.  Несовпадение результатов, полученных  различными исследователями обусловлено, в основном,  разным набором сталей,  неизбежными  колебаниями в химическом составе. Оказывает влияние способ насы-щения и состав насыщающей среды.Не исключено,что определенное влияние оказывает ориентировка боридных кристаллитов.

Таблица 3.1 – Твёрдость борированного слоя в зависимости от содержания углерода в стали   

Борированных углеродистых сталей   (20,  45, У12)  с увеличением  содержания углерода. 

Как сообщается  в,  увеличение содержания угдерода    в стали снижает твердость высшего борида. На твердость ,F₂В содержание углерода в стали влияния не оказывает.

Исследователи, не обнаружили  влияния  углерода   на  твердость  борированного  слоя.

Влияние  углерода  на  твердость из графика следует, что наибольшая твердость    наблюдается на малоуглеродистых сталях,  далее твердость понижается до содержания углерода около 0,4%   (сталь45), затем опять начинает возрастать.

Вследствие  более медленного течения процесса  боррирования углеродистой стали по сравнению с чистым железом вероятность образования стабильных конфигураций уменьшается, общий статистический  вес  s-реконфигураций  после борирования несколько снижается, в связи с чем твердость  борированного слоя уменьшается. Повышение содержания углерода  сопровождается его оттеснением с образованием  цементита, окружающий твердый  раствор при этом обедняется углеродом. Процесс борирования несколько интенсифицируется.  Статистический вес атомов,  обладающий  стабильными  конфигурациями,  возрастаёт и  твердость снова  повышается.

Результаты наших исследований показаны на рисунке 3.5

Рисунок 3.5 – Влияние углерода на твердость борированного слоя

Влияние легирующих элементов.

При  насыщении  железа одним  элементом,  образование слоев, состоящих из смеси фаз, исключается, так как диффузия элемента через такой слой  невозможна. Состав каждой из фаз  в пределах слоя  при  данной  температуре должен  оставаться  постоянным,  т.е.  но сечению слоя градиент концентрации  будет отсутствовать. Положенно меняется, если  насыщению подвергаются  сплавы железа. При  этом  диффузионный  слой  следует рассматривать не как  бинарную,  а как более сложную  систему,  А  двухфазное  равновесие  в  трехкомпонентной  системе   (насыщение бинарного  сплава третьим  элементом)   при  постоянной температуре  возможно,  когда  состав  каждой  из фаз меняется  в известных пределах. Диффузия  через такой многофазный  слой  возможна,  так  как  но  его  сечению в  пределах  каждой  фазы может существовать известный градиент концентрации.