Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Для повышения физико-механических свойств деталей с целью увеличения срока службы в настоящее время часто применяются методы химико-термической обработки. Одним из таких процессов является борирование, которое представляет собой насыщение поверхности детали бором. В результате борирования получаются протяженные (до 800мкм) слои. Они обладают высокой микротвердостью, абразивной износостойкостью, прочностью, коррозионной стойкостью и высоким сопротивлением изнашиванию [1–3]. Большинство известных в настоящее методов борирования стали (печное, газовое, электролитическое) длительны, трудоемки, не поддаются автоматизации и плохо встраиваются в технологические схемы современных производств.
Интенсификация процессов химико-термической обработки и, в частности борирования, может осуществляться с применением технологий кратковременного, высокоскоростного нагрева поверхности стальной детали с нанесенным на нее специальным борирующим составом токами высокой частоты (ТВЧ-нагрев) до температур 1050–1150 °С [4]. Процесс высокоскоростного ТВЧ-борирования продолжается 120 с. В результате химической реакции на поверхности детали образуется FeB, который является твердой составляющей в поверхностном слое, обеспечивающим повышенную износостойкость.
Борирование с использованием ТВЧ-нагрева способствует изменению свойств поверхностного слоя, варьирование химического состава, а также создание желаемого сочетания свойств поверхности изделия и сердцевины. Борирование позволяет изменять градиент свойств покрытия в направлении от поверхности к сердцевине [5]. Учитывая эффективность борирования, исследования по обоснованию и выбору оптимальных режимов следует считать актуальным.
В качестве объекта исследования были использованы плоские ножи, которые применяются в косилках и зерновых комбайнах. Нож изготовлен из стали 65Г. Для выбора режима упрочнения использовались образцы из стали 65Г размером 30×50×5 мм, на которые свободно наносилась готовая шихта на основе плавленого боратного флюса П-0,66(10 %), содержащей карбид бора (90 %) [6].
Предварительно подготовленные образцы помещались в петлевой индуктор диаметром 90мм и нагревались до температур 1250–1300°С на ТВЧ установке СВЧ-40АВ. Температура поверхности образцов определялась с помощью инфракрасного пирометра.
Образцы выдерживались при указанной температуре в течение 120 секунд. После истечения данного времени образцы извлекались из индуктора и охлаждались в масле. У полученных покрытий исследовалась абразивная износостойкость и микротвердость.
Износостойкость исследовалась на установке ВИМ-ЛТДП. Устройство для ускоренных испытаний образцов на износостойкость содержит ротор с осью, устройство для шлифования с абразивной лентой, держатель, рычаг с прикрепленным образцом, электродвигатель с регулятором оборотов, блок управления. Все части устройства основаны на одной платформе. Испытуемый образец зажимался винтом в держателе и подводился рычагом с противовесом к абразивной ленте. Ротор с осью приводил во вращение абразивную ленту, которая контактировала с образцом, в результате чего происходил износ материала.
Образцы взвешивались на электронных весах с точностью до 0,001 г. до испытаний, затем подвергались абразивному износу в течение 5 минут и снова взвешивались. Величина износа определялась разностью масс образцов до и после испытаний. Результаты испытаний выражались показателем относительной износостойкости. Эталоном служил закаленный образец из стали 65Г.
По результатам испытания определялась относительная износостойкость борированного образца, которая была равна 2,5040.
Микротвердость замеряли по глубине борированного слоя с захватом основного металла. Исследования проводились Наноцентре ФНАЦ ВИМ на шлифах. Так же была определена микроструктура.
По результатам исследования было получено среднее значение микротвердости покрытия — 9500, зоны термического влияния — 2550, при микротвердости основы — 2020.
На основе данного исследования, можно сделать вывод, что покрытия, полученные с использованием высокоскоростного ТВЧ-борирования шихтой на основе плавленого боратного флюса П-0,66(10 %), содержащей карбид бора (90 %), имеют высокие показатели износостойкости. Определив оптимальные режимы упрочнения на образцах, была упрочнена партия ножей (12 шт.) и подготовлена для передачи во Владимирскую МИС для проведения производственных испытаний при скашивании трав косилкой КРН2.1. Использование данной технологии в сельском хозяйстве повысит ресурс работы деталей техники и, следовательно, увеличит ее производительность. Данный метод может использоваться при упрочнении плоских ножей на заводах по производству новых ножей.
