Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2019,  том 16,  №3, 298-302

 

И.А. Гармаева1, Ш. Мэй2, К. Чжэн2, Я. Чжан2, Б.С. Цыдыпов1, Ж.В. Cамаев1, Б.Д. Лыгденов1,2, А.М. Гурьев2,3

Структура и свойства диффузионного слоя при насыщении поверхности среднеуглеродистой стали в смеси, содержащей бор аморфный

1Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, ул. Ключевская, 40В, 670013, Улан-Удэ, Россия 
2Уханьский текстильный университет, ул. ФангЖи, 1, 430073, Ухань, КНР
3Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, пр. Ленина, 46, 656038, Барнаул, Россия

Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

В настоящей работе рассмотрен процесс формирования боридного слоя на стали 45, с предварительно нанесенной медной подложкой. Медная подложка наносилась на одну из сторон образца. Медное покрытие наносили на установке магнетронного распыления. Толщина покрытия составила 2,4 мкм. В качестве катода использовали мишень из меди чистотой 99,99% производства TORUS. Толщину покрытия и скорость его роста оценивали встроенным ультразвуковым толщиномером. Таким образом, влияние медной подложки на механизм формирования диффузионного боридного слоя будет очевидным. Исследования показали, что микротвердость диффузионного слоя, полученного без медной подложки, соответствует стандартным значениям. А микротвердость диффузионного слоя, полученного с предварительно нанесенной медной подложкой на поверхности имеет меньшую микротвердость и максимума достигает в нижней части боридных игл. В процессе нагрева до температуры химико-термической обработки образуется жидкометаллическая фаза, которая способствует образованию аморфной фазы, что в свою очередь приводит к ускоренной диффузии атомов бора, меди. аморфная фаза может образоваться лишь в динамике процесса при повышенных температурах. Эта фаза метастабильна, ее появление во многом обусловлено неравновесным термодинамическим составом в неоднородном твердом растворе Fe – B – C. Такие состояния возникают в ходе диффузионного процесса при быстром подводе атомов бора и углерода по каналам диффузии, главным из которых является диффузия по границам зерен, образовавшихся при борировании.

Ключевые слова: химико-термическая обработка, диффузия, борирование, сталь, адсорбция.

УДК 669.017

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2019.03.002


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 16, No.3 (2019) 298-302

 

I.A. Garmaeva1, Sh. Mei2, Q. Zhen2, J. Zhan2, B.S. Tsydypov1, Zh.V. Samaev1, B.D. Lygdenov1,2†, A.M.Guriev2,3

Structure and properties of the diffusion layer at saturation of the surface of medium carbon steel in a mixture containing boron amorphous

1East Siberia State University of Technology and Management, Klyuchevskaya Str., 40V, Ulan-Ude, 670013, Russia
2Wuhan Textile University, FangZhi Road, 1, Wuhan, 430073, China
3I.I. Polzunov Altai State Technical University, Lenin Pr., 46, Barnaul, 656038, Russia

In this paper we consider the process of formation of a boride layer on steel 45, with a pre-applied copper substrate. A copper substrate was applied to one side of the sample. Copper coating was applied to the magnetron sputtering unit. The coating thickness was 2.4 µm. As a cathode, a target made of copper with a purity of 99.99% of TORUS production was used. The thickness of the coating and its growth rate were evaluated by an integrated ultrasonic thickness gauge. Thus, the effect of the copper substrate on the mechanism of formation of the diffusion boride layer will be obvious. Studies have shown that the microhardness of the diffusion layer obtained without a copper substrate corresponds to standard values. And the microhardness of the diffusion layer obtained with a pre-applied copper substrate on the surface has a lower microhardness and reaches a maximum in the lower part of the boride needles. In the process of heating to the temperature of chemical-thermal treatment, a liquid metal phase is formed, which contributes to the formation of an amorphous phase, which in turn leads to an accelerated diffusion of boron and copper atoms. the amorphous phase can be formed only in the dynamics of the process at elevated temperatures. This phase is metastable, its appearance is largely due to the non-equilibrium thermodynamic composition in a non-uniform Fe – B – C solid solution. Such States arise during the diffusion process with a rapid supply of boron and carbon atoms through diffusion channels, the main of which is diffusion along the grain boundaries formed during boration.

Keywords: chemical-thermal treatment, diffusion, boration, steel, adsorption.