STUDY OF PHASE COMPOSITION AND DEFECTIVE STATE OF THE GRADIENT STRUCTURES OF BORATED STEELS 45 AND 5ХНВ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Для цитирования: Lygdenov B.D., Guriev A.M., Mei Shunqi, Mosorov V.I., Zheng Quan. Study of phase composition and defective state of the gradient structures of borated steels 45 and 5ХНВ // [Электронный ресурс] URL: http://rectors.altstu.ru/ru/periodical/archiv/2020/27articles/2_2.pdf DOI: 10.25712/ASTU.2410-485X.2020.02.006

УДК 669.017

45 m 5ХНВ

(Study of phase composition and defective state

of the gradient structures of borated steels 45 and 5ХНВ)

B.D. Lygdenov1'3'4, A.M. Guriev1,2, ШМ&1,4, V.I. Mosorov3, МШ124

1 ШШШ

2

10 [1-4]

[1-4]. ш^тштштшшя^ттжтътшшттт^. ш

иШШШ'Ш.Ш (М)

1) МШЯГШШШШ;

ШМ;

3)

4) ЯШУМПШ (ШйШ

шщтт, шттт^.тш; 1) ^Шй^ЙШШГШ; 2) ш&я

ГШ; 3) 4) ГШЖШШШ; 5) М^ГШ; 6) föШГШ;

7) ^«ШЖйШ^ФГШ.

m 1 Ф^-мш^ш a т^шж

т^ш в m*. ш^твдшм^^^шшт^ш с

m*.

ш-тмшшгшшт. 2, з m 4 &

m 4 м, тжшшихтш. ш 5 мш 6 м, ШШ^ГШ, mm

шшш^шшш.

mi. тшшштт

Table 1. Diffusion mechanism of steel boronizing process

шш

1 mm A - - C - - C

2 125дт - B C B - C B

3 225дт - A C B C C B

4 350дт - A C B C C A

5 500дт - A C B C C B

6 2.5т - - A C - C -

6.5т - - - - - - C

^шыт, штшгтшжшж [5-7]. ишшшт

^т^ттттттттшштттт. тшшшш 45

ШМ 5XHB щ.

1) Й Ш&ТЖШШ (SEM); 2) ШМ^ЖШ Ш (TEM); 3) X МШШ (XRD). SEM УШШЖШШ, ШМ Tesla BS-301 ЖШШШ. EM-125 125KV

т 1. Ш 45 ^ЙШЩ (х400) Figure 1. The 45th generation of boron-containing steel (*400)

Figure 2. Ferrite-pearlite steel boronized layer structure (Use the transmission electron microscope method to determine the existing phase, the cross section is a parallel surface with a depth of 40 microns from the sample)

Fe-Ka MWe DRON-3 X

0.2-0.3 mm ffft&tf. ^fTOOTJ^^^»^«,

mmmm. 30-50^.

(rn 1 M) ±m&7®m (ffl 3): a-vmrnm; mernmrnm [22i]s + [im—; (c) (a)

® (931)1, (62 1 )2 fP (134)3 ^ 1 fP 2 ^ FeB, 3 ^ Fe8B. (b)

m^m^ Fe2B

A(33l)z; A(||7)i; O 5 X )•(•«; • (|34>Vfi;

Ql 50V-V:,(C. »).; ♦ 072)FV:,(C.Ä)t

ffl 4. 5XHB Figure 4. Fine structure of 5XHB boron steel

ttrnm&m cm 2 m) 60^m a — ^^m^; b — m»«;

c — Mit (a)

Fe3 (C,B) É^fê, Fe23 (C,B) 6 É^fê,

FeB Fe2B É^fê.

шшшшг:

3. шшф Feз(c, в),

шда.

4. шшт^т Fe2з(c, в)6 т^теж^ш«.

5. ШШ В4С

6. ЭД>Ш Fe2в (ЖШ 1).

7. FeB

(Ж^ 1), Feв шштш-хштчшт^тх к^ш (Ж® 5); шь, м 1

жштш.

Ш 2 МФ, Feв ^ Fe2B ^

^ а ^ (Ш 6а-Ь). ШМФЙШЙШ^Ш ШММЩадШЩ) Ш^, Щ Ъ 4.5Х1014 т-2 (М 2). 5ХНВ

ШШЙПШШП (Ж^ 2). Й 45 МФШ^ВДё^^.

ШПшШП. м^, Р=то Св=^(х) жшй^т &

13

213

133

• 053

173

m 5. 5XHB

Figure 5. Precision structure of 5XHB boron steel

:it

m^, P=f (X) M^Ϋ^ CB=f (X)

(Ш 1 М) 10 Ш 20^m &ЖШШШ a — ШШШ; b — Щ®

ШШ, & (120) FeB Ш^ЖШ С — & (a) ЖШШШШШ^ММ, Ш 7 (631 ) FeB та. Ш&т&ШЯ&Т Fe2B. föT FeB

02. jÊMfëfo

Table 2. Quantitative structural parameters (TEM data)

Г^М 5XHBffl

p10-14, m-2 X, ш-1 р^10-14, м-2 X, ш-1

1

2 4.4 870 2.8 -

ФИМ 3 5.6 0 - -

m 6. 5XHB

a — 60^m, b — 80^m, c — 150^m, d — 820^m (a, b — W> I M, c — W> II M) Figure 6. Dislocation structure of 5XHB boron steel at different distances from the surface of boronized layer: a — 60p,m, b — 80p,m, c — 150p,m, d — 820p,m (a, b — layer I, c — layer II)

FeB, W^r^fô^. te^m^mMte a

Fe3(C, B) f Fe23(C, B)6 ft/J^fè.

Ш

^ 45 т^ 5XHB метмьмешшт

m FeB Ш. Fe2B

Й, Ш Fe8B Й^МФ, Ш^ЙЙ FeB ^^ a WP

ттш Fe3(C, B) fP Fe23(C, В)б FeB ЙШ^, ШМФ

ет^жтеадмшФ. шгашшйт

№. [9-26].

1. Гурьев А.М., Козлов Э.В., Игнатенко Л.Н., Попова Н.А. (2000) Физические основы термоциклического борирования сталей. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 216 с.

2. Гурьев А.М., Козлов Э.В., Попова Н.А.и др. (2000) Изменение фазового состава и механизм формирования структуры переходной зоны при термоциклическом карбоборировании феррито-перлитной стали. Изв. вузов. Физика, №11, т. 43, с. 60-67.

3. Гурьев А.М., Козлов Э.В., Попова Н.А.и др. (2001) Изменение фазового состава и механизм формирования структуры переходной зоны при термоциклическом борировании феррито-перлитной стали. Изв. вузов. Физика, №2, сс. 58-63.

4. Guriev A.M., Kozlov E.V., Kirienko A.M., Popova N.A. (2001) Phase composition transformation and trasition zone structure formion mehanism in the process of termocyclic ferrite-perlite steel borating. Book of Abstracts 7th international symposium on advanced materials (ISAM-2001). 17-21 September 2001. Islamabad, Pakistan, pp. 122.

5. Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д., Гурьева О.А. и др. (2005) Особенности формирования структуры диффузионного слоя на литой стали при химико-термической обработке. Фундаментальные проблемы современного материаловедения, №1, с. 39-41.

6. Лыгденов Б.Д., Гурьев А.М., Гармаева И.А. и др. (2006) Особенности формирования структуры диффузионного слоя и разработка технологии упрочнения литых инструментальных сталей с учетом дендритной ликвации. Фундаментальные проблемы современного материаловедения, №3, с. 84-86.

7. Гурьев А.М., Власова О.А., Лыгденов Б.Д. и др. (2007) Повышение прочности инструментальных сталей методом термоциклического борирования. XVII Петербургские чтения по проблемам прочности. Санкт-Петербург, 10-12 апреля 2007.: сборник материалов ч. 1. СПб., с. 196-198.

8. Хирш П., Хови А., Николсон Р. и др. (1968) Электронная микроскопия тонких кристаллов. М.: Мир, 574 с.

9. Самсонов Г.В., Винницкий И.М. (1976) Тугоплавкие соединения (справочник) М.: Металлургия, 500 с.

10. Лыгденов Б.Д., Гурьев А.М., Гармаева И.А. (2007) Влияние режимов борирования на упрочнение поверхности уплотнительного кольца из стали 40ХН2МА. Фундаментальные проблемы современного материаловедения, т. 4, №2, с. 90-93.

11. Лыгденов Б.Д. (2009) Интенсификация процессов формирования структуры диффузионного слоя при химико-термической обработке сталей: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Барнаул, 355 с.

12. Лыгденов Б.Д., Гурьев А.М., Мосоров В.И., Бутуханов В.А. (2015) Перспективные диффузионные покрытия. США, Северная Каролина: Raleigh.

13. Lygdenov B.D., Guriev A.M., Butukhanov V.A., Mei Sh., Zhou Q. (2014) Phase composition of gradient structures on carbon steels after boronizing. External fields processing and treatment technology and preparation of nanostructure of metals and alloys (Book of the International seminar articles). с. 154-160.

14. Лыгденов Б.Д., Бутуханов В.А., Мэй Ш., Цыреторов Б.Ш. (2014) Упрочнение поверхности штамповой оснастки из доэвтектоидных сталей. Современные наукоемкие технологии, №4, с. 76-79.

15. Гармаева И.А., Лыгденов Б.Д., Гурьев А.М. (2008) Структура и свойства инструментальной стали 5ХНВ после борирования. Ползуновский альманах, №3, с.197-

16. Гурьев А.М., Грешилов А.Д., Лыгденов Б.Д. (2010) Диффузионное борирование — перспективное направление в поверхностном упрочнении изделий из стали и сплавов. Ползуновский альманах, №1, с. 80-88.

17. Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д., Гурьев М.А., Шунчи М., Власова О.А. (2015) Борирование малоуглеродистой стали. Raleigh, с.141/

18. Гурьев М.А., Иванов А.Г., Иванов С.Г., Гурьев А.М. (2010) Упрочнение литых сталей поверхностным легированием из борсодержащих обмазок. Успехи современного естествознания, №3, c. 123.

19. Гармаева И.А., Гурьев А.М., Иванова Т.Г., Гурьев М.А., Иванов С.Г. (2016) Сравнительное исследование насыщающей способности борирующих сред различного состава. Письма о материалах, т. 6, №4 (24), с. 262-265.

20. Ivanov S.G., Garmaeva I.A., Guriev M.A., Guriev A.M., Starostenkov M.D. (2015) Features of multicomponent saturation alloyed by steels. Lecture Notes in Mechanical Engineering (см. в книгах), т. 22, с. 49-53.

21. Гурьев А.М., Иванов С.Г., Власова О.А., Кошелева Е.А., Гурьев М.А., Лыгденов Б.Д. (2010) Способ упрочнения стальных деталей. Патент на изобретение RU 2381299 C1, 10.02.2010, Заявка №2008118705/02 от 12.05.2008.

22. Иванов С.Г., Гурьев А.М., Русакова А.В., Гурьев М.А., Старостенков М.Д. (2013) Микроструктура поверхности многокомпонентных диффузионных покрытий на основе бора. Фундаментальные проблемы современного материаловедения, т. 10, №1, с. 130-133.

23. Лыгденов Б.Д. Интенсификация процессов формирования структуры диффузионного слоя при химико-термической обработке сталей (2009) Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук ГОУВПО "Алтайский государственный технический университет". Барнаул, с.355

24. Лыгденов Б.Д., Гурьев А.М., Гармаева И.А. (2007) Влияние режимов борирования на упрочнение поверхности уплотнительного кольца из стали 40ХН2МА. Фундаментальные проблемы современного материаловедения, т. 4, №2, с. 90-93.

25. Shunqi M., Guriev A.M., Lygdenov B.D., Guriev M.A., Ivanov S.G. (2019) Complex saturation of corrosion resistant steels AISI430 and AISI303 with boron and carbon. В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. III International Conference of Young Scientists on Contemporary Problems of Materials and Constructions, с.

198.

012009.

Наука и образование Большого Алтая»

55

26. Мэй Ш., Чжан Я., Чжэн Ц., Лыгденов Б.Д., Гурьев А.М., Цыдыпов Б.С. (2020) Кинетика формирования диффузионного слоя при изменении энергии активации атомов бора при химико-термической обработке стали Н13. Фундаментальные проблемы современного материаловедения, т. 17, №2, с. 257-262.

References

1. Gur'ev A.M., Kozlov E.V., Ignatenko L.N., Popova N.A. (2000) Fizicheskie osnovy termociklicheskogo borirovaniya stalej. Barnaul: Izd-vo AltGTU, 216 s.

2. Gur'ev A.M., Kozlov E.V., Popova N.A.i dr. (2000) Izmenenie fazovogo sostava i mekhanizm formirovaniya struktury perekhodnoj zony pri termociklicheskom karboborirovanii ferrito-perlitnoj stali. Izv. vuzov. Fizika, №11, t. 43, c. 60-67.

3. Gur'ev A.M., Kozlov E.V., Popova N.A.i dr. (2001) Izmenenie fazovogo sostava i mekhanizm formirovaniya struktury perekhodnoj zony pri termociklicheskom borirovanii ferrito-perlitnoj stali. Izv. vuzov. Fizika, №2, s. 58-63.

4. Guriev A.M., Kozlov E.V., Kirienko A.M., Popova N.A. (2001) Phase composition transformation and trasition zone structure formion mehanism in the process of termocyclic ferrite-perlite steel borating. Book of Abstracts 7th international symposium on advanced materials (ISAM-2001). 17-21 September 2001. Islamabad, Pakistan, pp. 122.

5. Gur'ev A.M., Lygdenov B.D., Gur'eva O.A. i dr. (2005) Osobennosti formirovaniya struktury diffuzionnogo sloya na litoj stali pri himiko-termicheskoj obrabotke. Fundamental'nye problemy sovremennogo materialovedeniya, №1, s. 39-41.

6. Lygdenov B.D., Gur'ev A.M., Garmaeva I.A. i dr. (2006) Osobennosti formirovaniya struktury diffuzionnogo sloya i razrabotka tekhnologii uprochneniya lityh instrumental'nyh stalej s uchetom dendritnoj likvacii. Fundamental'nye problemy sovremennogo materialovedeniya, №3, s. 84-86.

7. Gur'ev A.M., Vlasova O.A., Lygdenov B.D. i dr. (2007) Povyshenie prochnosti instrumental'nyh stalej metodom termociklicheskogo borirovaniya. XVII Peterburgskie chteniya po problemam prochnosti. Sankt-Peterburg, 10-12 aprelya 2007.: sbornik materialov ch. 1. SPb., s. 196-198.

8. Hirsh P., Hovi A., Nikolson R. i dr. (1968) Elektronnaya mikroskopiya tonkih kristallov. M.: Mir, 574 s.

9. Samsonov G.V., Vinnickij I.M. (1976) Tugoplavkie soedineniya (spravochnik) M.: Metallurgiya, 500 s.

10. Lygdenov B.D., Gur'ev A.M., Garmaeva I.A. (2007) Vliyanie rezhimov borirovaniya na uprochnenie poverhnosti uplotnitel'nogo kol'ca iz stali 40HN2MA. Fundamental'nye problemy sovremennogo materialovedeniya, t. 4, №2, s. 90-93.

11. Lygdenov B.D. (2009) Intensifikaciya processov formirovaniya struktury diffuzionnogo sloya pri himiko-termicheskoj obrabotke stalej: dissertaciya na soiskanie uchenoj stepeni doktora tekhnicheskih nauk. Barnaul, 355 s.

12. Lygdenov B.D., Gur'ev A.M., Mosorov V.I., Butuhanov V.A. (2015) Perspektivnye diffuzionnye pokrytiya. SSHA, Severnaya Karolina: Raleigh.

13. Lygdenov B.D., Guriev A.M., Butukhanov V.A., Mei Sh., Zhou Q. (2014) Phase composition of gradient structures on carbon steels after boronizing. External fields processing and treatment technology and preparation of nanostructure of metals and alloys (Book of the International seminar articles). s. 154-160.

14. Lygdenov B.D., Butuhanov V.A., Mej SH., Cyretorov B.SH. (2014) Uprochnenie poverhnosti shtampovoj osnastki iz doevtektoidnyh stalej. Sovremennye naukoemkie tekhnologii, №4, s. 7679.

15. Garmaeva I.A., Lygdenov B.D., Gur'ev A.M. (2008) Struktura i svojstva instrumental'noj stali 5HNV posle borirovaniya. Polzunovskij al'manah, №3, s.197-198.

16. Gur'ev A.M., Greshilov A.D., Lygdenov B.D. (2010) Diffuzionnoe borirovanie — perspektivnoe napravlenie v poverhnostnom uprochnenii izdelij iz stali i splavov. Polzunovskij al'manah, №1, s.80-88.

17. Gur'ev A.M., Lygdenov B.D., Gur'ev M.A., SHunchi M., Vlasova O.A. (2015) Borirovanie malouglerodistoj stali. Raleigh, s.141/

18. Gur'ev M.A., Ivanov A.G., Ivanov S.G., Gur'ev A.M. (2010) Uprochnenie lityh stalej poverhnostnym legirovaniem iz borsoderzhashchih obmazok. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya, №3, c. 123.

19. Garmaeva I.A., Gur'ev A.M., Ivanova T.G., Gur'ev M.A., Ivanov S.G. (2016) Sravnitel'noe issledovanie nasyshchayushchej sposobnosti boriruyushchih sred razlichnogo sostava. Pis'ma o materialah, t. 6, №4 (24), s. 262-265.

20. Ivanov S.G., Garmaeva I.A., Guriev M.A., Guriev A.M., Starostenkov M.D. (2015) Features of multicomponent saturation alloyed by steels. Lecture Notes in Mechanical Engineering (sm. v knigah), t. 22, s. 49-53.

21. Gur'ev A.M., Ivanov S.G., Vlasova O.A., Kosheleva E.A., Gur'ev M.A., Lygdenov B.D. (2010) Sposob uprochneniya stal'nyh detalej. Patent na izobretenie RU 2381299 C1, 10.02.2010, Zayavka №2008118705/02 ot 12.05.2008.

22. Ivanov S.G., Gur'ev A.M., Rusakova A.V., Gur'ev M.A., Starostenkov M.D. (2013) Mikrostruktura poverhnosti mnogokomponentnyh diffuzionnyh pokrytij na osnove bora. Fundamental'nye problemy sovremennogo materialovedeniya, t. 10, №1, s. 130-133.

23. Lygdenov B.D. Intensifikaciya processov formirovaniya struktury diffuzionnogo sloya pri himiko-termicheskoj obrabotke stalej (2009) Dissertaciya na soiskanie uchenoj stepeni doktora tekhnicheskih nauk GOUVPO "Altajskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet". Barnaul,

24. Lygdenov B.D., Gur'ev A.M., Garmaeva I.A. (2007) Vliyanie rezhimov borirovaniya na uprochnenie poverhnosti uplotnitel'nogo kol'ca iz stali 40HN2MA. Fundamental'nye problemy sovremennogo materialovedeniya, t. 4, №2, s. 90-93.

25. Shunqi M., Guriev A.M., Lygdenov B.D., Guriev M.A., Ivanov S.G. (2019) Complex saturation of corrosion resistant steels AISI430 and AISI303 with boron and carbon. V sbornike: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. III International Conference of Young Scientists on Contemporary Problems of Materials and Constructions, s. 012009.

26. Mej SH., CHzhan YA., CHzhen C., Lygdenov B.D., Gur'ev A.M., Cydypov B.S. (2020) Kinetika formirovaniya diffuzionnogo sloya pri izmenenii energii aktivacii atomov bora pri himiko-termicheskoj obrabotke stali N13. Fundamental'nye problemy sovremennogo materialovedeniya, t. 17, №2, s. 257-262.

s.355.

Наука и образование Большого Алтая»

57