Структура та властивості комплексних боридних покриттів на вуглецевих сталях

Abstract

Подано результати дослідження з нанесення боросиліцидних покриттів порошковою методою на вуглецеві сталі. Визначено фазовий і хімічний склади, товщину та мікротвердість одержаних на сталях покриттів. Виконано розрахунки термодинамічної можливости перебігу хімічних реакцій і зміни термодинамічного потенціалу в насичувальному середовищі. Встановлено, що боридні покриття, одержані в борувальному середовищі з додаванням кремнію чи ферокремнію, складаються з боридних фаз FeB, Fe₂B та додаткової фази графіту. Рентґеноспектральним аналізом виявлено розподіл кремнію за товщиною боридних фаз зі зміною розчинности від 0,01 до 0,5% мас. при максимальному зосередженні кремнію в фазі Fe₂B у центральній зоні покриття. Боросиліцидні покриття мають у 1,5 рази вищу зносостійкість порівняно з боридними покриттями.

Представлены результаты исследования по нанесению боросилицидных покрытий порошковым методом на углеродистые стали. Определены фазовый и химический составы, толщина и микротвёрдость полученных покрытий на сталях. Выполнены расчёты термодинамической возможности протекания химических реакций и изменения термодинамического потенциала насыщающей среды. Установлено, что боридные покрытия, полученные в борирующей среде с добавлением кремния или феррокремния, состоят из боридных фаз FeB, Fe₂B и дополнительной фазы графита. Рентгеноспектральным анализом обнаружено распределение кремния по толщине боридных фаз с изменением растворимости от 0,01 до 0,5% масс. при максимальной концентрации кремния в фазе Fe₂B центральной зоны покрытия. Боросилицидные покрытия имеют в 1,5 раза большую износостойкость по сравнению с боридными покрытиями.

The results of study of deposition of boron-silicide coatings obtained by powder method on carbon steel are presented. The phase and chemical compositions, thickness and microhardness of the coating on the steel are determined. The calculations of the thermodynamic possibility of chemical reactions and change in the thermodynamic potential of saturating environment are performed. As established, the boron coatings obtained after boriding with the addition of Si or Fe—Si consist of phases FeB, Fe₂B and additional phase of graphite. X-ray analysis reveals the silicon distribution by depth of boron phases with the change of solubility from 0.01 to 0.5 wt.% with a maximum concentration of silicon in Fe₂B phase of central zone of boron coating. The boron-silicide coatings possess 1.5 times higher wear resistance compared with the original boron coatings.