Введение .........................................................................................5
Глава 1. Химико-термическая обработка металлов и
сплавов ..................................................................................................13
§ 1.1 Описание химико-термических процессов........................................ 14
§ 1.2 Борирование............................................................................................. 16
§ 1.3 Классификация методов борирования............................................... 18
1.3.1 Борирование в порошковых смесях (твёрдое борирование). .......... 18
1.3.2 Газовое борирование. .......................................................................... 19
1.3.3. Жидкостное борирование................................................................... 20
1.3.4 Борирование в обмазках (из паст). ..................................................... 22
§ 1.4 Сравнительная оценка основных способов борирования.............. 24
§ 1.5 Анализ диффузионных процессов ....................................................... 27
1.5.1 Диффузия. ............................................................................................. 27
1.5.2 Диффузия в бинарных соединениях. ................................................. 28
§ 1.6 Механизмы диффузии............................................................................ 29
1.6.1 Диффузионные процессы при борировании. .................................... 32
§ 1.7 Законы диффузии.................................................................................... 33
1.7.1 Законы Фика. ........................................................................................ 34
1.7.2 Физический смысл коэффициента диффузии................................... 35
1.7.3 Коэффициент диффузии в анизотропных телах. .............................. 38
1.7.4 Механизм формирования диффузионной зоны. ............................... 39
§ 1.8 Аномальный диффузионный процесс ................................................ 43
1.8.1 Аномальная диффузия......................................................................... 44
1.8.2 Аномальный массоперенос................................................................. 46
3
Выводы по главе 1 ........................................................................................... 52
Глава 2. Методы борирования углеродистых сталей.........56
§ 2.1 Особенности метода борирования среди методов химикотермической обработки (ХТО)...................................................................... 56
§ 2.2 Методы борирования сталей ................................................................ 61
§ 2.3 Материалы, оборудование и методики экспериментальных
исследований..................................................................................................... 67
2.3.1 Порошок железный распыленный (ПЖР). ........................................ 67
2.3.2 Борная кислота. .................................................................................... 68
2.3.3 Сталь 20 (Ст20)..................................................................................... 68
2.3.4 Электрод................................................................................................ 70
2.3.5 Состав шихты. ...................................................................................... 70
2.3.6 Расчет пасты для борирования. .......................................................... 71
2.3.7 Процессы, проходящие с компонентами борсодержащей шихты под
действием температуры........................................................................................ 76
2.3.8 Нагрев в индукционной печи.............................................................. 83
2.3.9 Нагрев в муфельной печи.................................................................... 84
2.3.10 Микродуговое борирование с шихтой............................................. 85
§ 2.4 Структурные исследования: методики и оборудование................. 87
Выводы по главе 2 ........................................................................................... 92
Глава 3. Формирование обширной диффузионной зоны
боридов железа на углеродистой стали 20 .....................................93
§ 3.1 Исследование распределения микротвердости по диффузионной
зоне ...................................................................................................................... 93
3.1.1 Диффузионная зона после борирования в индукционной печи...... 93
3.1.2 Диффузионная зона после микродугового борирования................. 98
4
3.1.3 Диффузионная зона после борирования в муфельной печи.......... 100
§ 3.2 Элементный анализ диффузионной зоны после борирования стали
20 в индукционной печи ............................................................................... 102
§ 3.3 Коэффициент диффузии бора в стали 20.......................................... 106
3.3.1 Коэффициент диффузии бора в стали 20 при нагреве образцов в
индукционной печи и при микродуговом борировании ................................. 107
3.3.2 Коэффициенты диффузии бора в стали 20 при отжиге образцов в
муфельной печи................................................................................................... 113
§ 3.4 Рентгеноструктурный анализ и анализ фазового состава
диффузионной зоны....................................................................................... 114
3.4.1. Рентгеноструктурный анализ данных после нагрева в индукционной
печи....................................................................................................................... 115
3.4.2 Рентгеноструктурный анализ данных после МДХТО. .................. 120
3.4.3 Рентгеноструктурный анализ данных после отжига в муфельной печи.
............................................................................................................................... 122
§ 3.5 Анализ результатов оптической металлографии борированной
поверхности стали 20..................................................................................... 125
§ 3.6 Анализ результатов растровой электронной микроскопии
диффузионной зоны....................................................................................... 130
Выводы по главе 3 ......................................................................................... 134
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ........................138
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИЛИТЕРАТУРЫ....................139
ПРИЛОЖЕНИЕ А....................................................................151
ПРИЛОЖЕНИЕ Б....................................................................156
