Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2020,  том 17,  №1, 74-77

 

С.Г. Иванов1, М.А. Гурьев2, А.М. Гурьев2,3, В.В. Романенко2

Фазовый анализ боридных комплексных диффузионных слоев на углеродистых сталях при помощи цветного травления

1ООО «Технологии упрочнения», ул. Туриногорская, 39А, 656063, Барнаул, Россия
2Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, пр. Ленина, 46, 656038, Барнаул, Россия
3Уханьский текстильный университет, ул. ФангЖи, 1, 430073, Ухань, КНР
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

При проведении борирования стараются проводить процесс насыщения таким образом, чтобы избежать формирования высокобористой фазы FeB, обладающей высокой твердостью, но в тоже время высокой хрупкостью и формирующей растягивающие напряжения в боридном слое, которые приводят к появлению трещин и сколам боридного слоя. Поэтому металлографическое определение фазового состава боридных слоев является одной из приоритетных задач контроля качества диффузионного борирования. В работе приведена методика автоматизированного фазового анализа боридных слоев при помощи программно-аппаратных комплексов для металлографических анализов. Традиционное травление 4% раствором азотной кислоты в этиловом спирте дает контрастную картину микроструктуры диффузионного слоя и переходной зоны, однако не позволяет достоверно идентифицировать фазовый состав боридных покрытий. Травление производили в последовательности: 5-7 с в 4% растворе азотной кислоты в этиловом спирте, после промывки и сушки – 15 с в щелочном пикрате натрия, затем, после промывки и сушки, в реактиве Клемма I в течение 10-15с – для повышения контрастности микроструктурных составляющих. В результате такого травления контрастно выявляется микроструктура как боридного слоя, так и переходного слоя. Кроме того, в результате контрастной окраски диффузионного слоя возможно проведение фазового анализа в автоматическом режиме с помощью специализированных программных комплексов. По результатам анализа установлено, что содержание высокобористой фазы в поверхности боридного слоя не превышает 7% об. по сравнению с объемом низкобористой фазы Fe2В.

Ключевые слова: борирование, диффузия, сталь, металлография, структура.

УДК 620.170:621

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2020.01.012


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 17, No.1 (2020) 74-77

 

S.G. Ivanov1, M.A. Guriev2, A.M. Guriev2,3, V.V. Romanenko2

Automated phase analysis of boride complex diffusion layers on carbon steels using color etching

1LLC «Hardening Technologies», Turinogorskaya Str., 39A, Barnaul, 656063, Russia
2I.I. Polzunov Altai State Technical University, Lenin Pr., 46, Barnaul, 656038, Russia
3Wuhan Textile University, FangZhi Road, 1, Wuhan, 430073, China

During boronizing, it is necessary to carry out the saturation process in such a way as to avoid the formation of a highly boron FeB phase, which has high hardness, but at the same time high brittleness and forms tensile stresses in the boride layer, which lead to the appearance of cracks and chips of the boride layer. Therefore, the metallographic determination of the phase composition of boride layers is one of the priority tasks of quality control of diffusion boronizing. The paper presents a technique for automated phase analysis of boride layers using hardware-software complexes for metallographic analyzes. Traditional etching with a 4% solution of nitric acid in ethanol gives a contrasting picture of the microstructure of the diffusion layer and transition zone, however, it does not allow reliable identification of the phase composition of boride coatings. The etching was performed in the sequence: 5-7 s in a 4% solution of nitric acid in ethanol, after washing and drying, for 15 s in alkaline sodium picrate, then, after washing and drying, in Klemm's (I) reagent for 10-15 s to increase contrast of microstructural components. As a result of such etching, the microstructure of both the boride layer and the transition layer is contrasted. In addition, as a result of the contrasting color of the diffusion layer, it is possible to conduct a phase analysis in the automatic mode using specialized software systems. According to the results of the analysis, it was found that the content of the high boron phase in the surface of the boride layer does not exceed 7% vol. in comparison with the volume of the low boron phase Fe2B.

Keywords: boronizing, diffusion, steel, metallography, structure.