ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................................................5
Глава 1. Горячештамповые стали и методы повышения ресурса работы горячештампового
инструмента ..........................................................................................................................................14
1.1. Основные дефекты и требования к горячештамповым сталям .............................................15
1.1.1. Дефекты штампов горячего деформирования ..........................................................................15
1.1.2. Классификация горячештамповых сталей ................................................................................17
1.1.3. Рабочие характеристики горячештамповых сталей .................................................................18
1.1.4. Технологии поверхностного упрочнения штампов горячего деформирования ....................19
1.2. Технологии борирования металлов и сплавов .............................................................................31
1.2.1. Классификация методов борирования.......................................................................................31
1.2.2. Механизм формирования и диффузионный процесс борирования ........................................34
1.2.3. Структура и свойства борированного слоя ...............................................................................36
1.3. Многокомпонентное насыщение бором совместно с другими элементами .................................39
1.3.1. Комплексное насыщение бором совместно с редкоземельными элементами .......................39
1.3.2. Комплексное насыщение бором и хромом ................................................................................41
1.4. Состояние исследований технологий многокомпонентного комплексного насыщения бором
совместно с другими элементами ........................................................................................................43
1.5. Выводы по главе и постановка задач исследования ...................................................................52
Глава2. Материалы и методы исследования ..................................................................................56
2.1. Исследуемые материалы и оборудование для пробоподготовки ...............................................56
2.2. Оборудование для микроструктурных исследований.................................................................57
2.2.1. Металлографический микроскоп ...............................................................................................57
2.2.2. Сканирующая электронная микроскопия .................................................................................57
2.2.3. Рентгеновская дифрактометрия .................................................................................................58
2.2.4. Электронно-зондовые рентгеновский микроанализ ................................................................59
2.3. Оборудование и методика определения свойств .........................................................................59
2.3.1. Измерение на твердости и толщины диффузионных покрытий .............................................59
2.3.2. Испытания на адгезию диффузионных покрытий ...................................................................60
2.3.3. Определение шероховатости ......................................................................................................61
2.3.4. Испытания на износостойкость .................................................................................................62
2.3.5. Испытания на жаростойкость ....................................................................................................63
2.3.6. Испытания на коррозионную стойкость в растворах кислот и щелочей ...............................64
Глава3. Определение влияния добавок церия на структуру и свойства боридного слоя на стали AISI H13 .....................................................................................................................................65
3.1. Результаты и анализ экспериментов по однокомпонентному борированию ............................65
3.2. Микроструктура и анализ параметров диффузионного комплексного насыщения бором совместно с редкоземельными элементами ........................................................................................67
3.2.1. Выбор редкоземельных элементов и их соединений для комплексного насыщения совместно с бором .................................................................................................................................67
3.2.2 Оптимизация содержания оксида церия в насыщающей среде ...............................................69
3.2.3. Анализ диффузионных слоев, полученных одновременным насыщением бором совместно с церием ..................................................................................................................................................71
3.2.4. Микроструктура диффузионного двухкомпонентного слоя ...................................................73
Выводы по главе 3 .................................................................................................................................74
Глава4. Оптимизация состава насыщающей смеси для комплексного многокомпонентного насыщения высоколегированных инструментальных сталей бором, хромом и церием .....76
4.1. Определение оптимального количества добавок хрома и церия ...............................................76
4.1.1. Микроструктура многокомпонентных диффузионных слоев на основе бора ......................76
4.1.2. Микротвердость многокомпонентных диффузионных слоев на основе бора.......................80
4.1.3. Адгезия многокомпонентных диффузионных слоев на основе бора .....................................81
4.1.4. Стойкость многокомпонентных диффузионных слоев на основе бора к окислению при повышенных температурах ..................................................................................................................83
4.2. Микроструктура диффузионного слоя .........................................................................................85
4.3. Результаты рентгеновской дифрактометрии диффузионных слоев ..........................................92
4.4. Микротвердость диффузионного слоя .........................................................................................93
4.5. Адгезия диффузионного слоя ........................................................................................................94
4.6. Шероховатость диффузионного слоя ...........................................................................................95
4.7. Износостойкость диффузионного слоя ........................................................................................96
4.7.1. Износ и коэффициент трения .....................................................................................................96
4.7.2. Изношенная поверхность и механизм износа ..........................................................................98
4.8. Стойкость диффузионного слоя к высокотемпературному окислению ..................................101
4.9. Коррозионная стойкость диффузионного слоя .......................................................................... 110
4.9.1. Коррозионные свойства в растворах кислот ........................................................................... 110
4.9.2. Коррозионные свойства в растворах щелочей........................................................................ 114
Выводы по главе 4 ............................................................................................................................... 117
Глава5. Влияние способа охлаждения на структуру и свойства диффузионного слоя на горячештамповых сталях после комплексного насыщения бором, хромом и церием ........ 119
5.1. Выбор метода охлаждения .......................................................................................................... 119
5.2. Структура диффузионного покрытия после охлаждения с разными скоростями .................121
5.3. Дифрактометрические исследования диффузионных слоев после охлаждения с различными скоростями ...........................................................................................................................................125
5.4. Микротвердость диффузионного слоя .......................................................................................126
5.5. Адгезия диффузионного слоя ......................................................................................................128
5.6. Шероховатость диффузионного слоя .........................................................................................129
5.7. Оценка износостойкости диффузионного слоя .........................................................................131
5.7.1. Измерение износа и коэффициента трения ............................................................................131
5.7.2. Структурные исследования поверхностей износа .................................................................133
5.8. Стойкость диффузионного слоя к высокотемпературному окислению ..................................137
5.9. Коррозионная стойкость диффузионного слоя ..........................................................................146
Выводы по главе 5 ...............................................................................................................................154
Выводы ................................................................................................................................................155
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................................................157
Приложение А......................................................................................................................................175
Приложение Б ......................................................................................................................................176
Приложение В ......................................................................................................................................177
Приложение Г ......................................................................................................................................178
Приложение Д ......................................................................................................................................179
