Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2022,  том 19,  №1, 132-139

 

Сергей Геннадьевич Иванов1†, Алексей Михайлович Гурьев2, Михаил Алексеевич Гурьев3, Иван Владимирович Сентябов4, Евгения Владимировна Черных5

Исследование влияния термодиффузионного боросилицирования на структуру и свойства стали 30ХГСА

1,2,3,4,5 Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, пр. Ленина, 46, 656038, Барнаул, Россия
2 Уханьский текстильный университет, ул. ФангЖи, 1, 430073, Ухань, КНР

1 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-5965-0249

2 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-7570-8877

3 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-9191-1787

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

5 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-1128-8471

В работе представлены исследования микроструктуры и микротвердости боросилицированных диффузионных слоев на стали 30ХГСА. Диффузионные покрытия на цилиндрических образцах из стали 30ХГСА получены одновременным диффузионным насыщением бором, хромом, титаном и кремнием. Металлографический анализ осуществляли при помощи металлографического микроскопа «Carl Zeiss Axio Observer Z1m» и программного комплекса «ThixoMet PRO». Проведенные исследования показали, что в случае введения в насыщающую смесь для борирования карбида кремния SiC в количестве 10 масс. %, на поверхности стали 30ХГСА формируется диффузионный слой, представляющий собой твердый раствор кремния в α-железе, что подтверждается значением микротвердости на уровне 180–186 HV0,1. При закалке диффузионно-упрочненной стали 30ХГСА твердость диффузионных покрытий также возрастает: твердость борированного слоя при закалке возрастает на 25 % по сравнению с незакаленным слоем, тогда как твердость боросилицированного слоя возрастает в 2,7 раза. При этом боросилицированный слой, имея более низкую твердость, в большей степени способен к приработке в условиях трения скольжения и при наличии агрессивных растворов солей, при которых работают опорные подшипники буровых установок.

Ключевые слова: борирование, боросилицирование, химико-термическая обработка, диффузионный слой, упрочнение, сталь, износостойкость, микротвердость.

УДК 621.791:621.771

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2022.01.015


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 19, No.1 (2022) 132-139

 

Sergey G. Ivanov1, Alexey M. Guryev2, Mikhail A. Guryev3, Ivan V. Sentyabov4, Evgeniya V. Chernykh5

Study of the influence of thermal diffusion borosiliconization on the structure and properties of steel 30KhGSA

1,2,3,4,5 I.I. Polzunov Altai State Technical University, Lenin Pr., 46, Barnaul, 656038, Russia
2 Wuhan Textile University, FangZhi Road, 1, Wuhan, 430073, China

1 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript https://orcid.org/0000-0002-5965-0249
2 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-7570-8877

3 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-9191-1787

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

5 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-1128-8471

The paper presents studies of the microstructure and microhardness of borosiliconized diffusion layers on steel 30KhGSA. Diffusion coatings on cylindrical specimens of 30KhGSA steel were obtained by simultaneous diffusion saturation with boron, chromium, titanium, and silicon. Metallographic analysis was carried out using «Carl Zeiss Axio Observer Z1m» metallographic microscope and the «ThixoMet PRO» software package. The conducted studies have shown that in the case of introducing silicon carbide SiC into the saturating mixture for borating in an amount of 10 wt. %, a diffusion layer is formed on the surface of steel 30KhGSA, which is a solid solution of silicon in α-iron, which is confirmed by the value of microhardness at the level of 180–186 HV0.1. During hardening of diffusion-hardened steel 30KhGSA, the hardness of diffusion coatings also increases: the hardness of the borated layer during hardening increases by 25 % compared to the non-hardened layer, while the hardness of the borosiliconized layer increases by 2.7 times. At the same time, the borosiliconized layer, having a lower hardness, is more capable of running in under conditions of sliding friction and in the presence of aggressive salt solutions, in which the thrust bearings of drilling rigs operate.

Keywords: boriding, borosiliconation, chemical-thermal treatment, diffusion layer, hardening, steel, wear resistance, microhardness.