Abstract
We discuss the results of the study of carbon steel 20 boriding performed by the micro-arc chemical-thermal treatment of a mixture containing iron and boric acid. The study has been carried out in scientific laboratories of the EKSU named after S. Amanzholov. It is found out that boride diffusion coatings obtained by this method are characterized by high hardness of 3.5 GPa and have an extensive diffusion zone. The wide diffusion zone is a surface layer of steel in which the compounds of boron and iron are distributed so that a transition region is formed between the hardened region and the matrix. The material of the diffusion zone is a composite consisting of a plastic а-phase of iron and high strength iron borides. X-ray diffraction studies revealed the formation of Fe3B compounds. It is found that the most optimal composition of the mixture contains iron and boric acid in a ratio of 1:3 (Fe-25% + H3BO3-75 %).
 The use of the micro-arc surfacing method makes it possible to intensify the process of diffusion boriding in comparison with traditional methods. Also, it ensures that a hardened composite layer with a heterogeneous structure formed by the diffusion-crystallization mechanism is developed on a surface of steel products.
Highlights
Приведены результаты исследований борирования углеродистой стали 20 методом микродуговой химико-термической обработки шихты, содержащей железо и борную кислоту, выполненных в научных лабораториях ВКГУ им
It is found out that boride diffusion coatings obtained by this method are characterized by high hardness of 3.5 GPa and have an extensive diffusion zone
The wide diffusion zone is a surface layer of steel in which the compounds of boron and iron are distributed so that a transition region is formed between the hardened region and the matrix
Summary
Процесс по формированию покрытий с обширной диффузионной зоной проводился при помощи специальной установки, схема которой изображена на рисунке 1 [7]. Атомарный бор диффундирует вглубь стального изделия, обеспечивая протекание процесса борирования. Экспериментальные результаты Измерения микротвердости зоны наплавки образца 1 не показали существенных результатов. Распределение микротвердости по сечению поверхностный слой — матрица углеродистой стали 20 в образцах 2 и 3 приведено на рисунке 2. Обсуждения Измерения микротвердости боридных фаз показали, что микротвердость зоны наплавки образца 2 в среднем составила порядка 3,3–3,5 ГПа, а образца 3 — 3,4–3,5 ГПа 2), что выше примерно в 1,5 раза, чем микротвердость исходного образца стали 20, — 2207 МПа. Распределение микротвердости по сечению наплавки позволяет определить толщину диффузионного слоя. Используя формулу (1) зависимости толщины диффузионного слоя от времени борирования [9], вычислим коэффициенты диффузии при электродуговом борировании образцов: h2=2Dτh2 = D · τ,. Где hh — толщина диффузионного покрытия, м; D — коэффициент диффузии, м2/с; τ — продолжительность процесса, с.
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
