Boron Diffusion During Carbon Steel Boriding

УДК 539.212.3

  • E.P. Shevchuk Sarsen Amanzholov East Kazakhstan State University (Ust-Kamenogorsk, Kazakhstan) Email: evgeniya-shevchu@mail.ru
  • V.A. Plotnikov Altai State University (Barnaul, Russia) Email: plotnikov@phys.asu.ru
  • G.S. Bektasova Sarsen Amanzholov East Kazakhstan State University (Ust-Kamenogorsk, Kazakhstan) Email: bektasovags@mail.ru
Keywords: Boriding, borides, boriding paste, boron-containing mixture, diffusion, microhardness, diffusion coefficient, diffusion layer

Abstract

Protective boride coatings are obtained by chemical-thermal treatment of powder mixtures during induction furnace heating and micro-arc chemical-thermal treatment. Their usage can significantly increase the reliability and durability of steel products. The calculated composition of the saturating charge and the welding flux used to boride steel 20 samples demonstrates that obtained boride diffusion coatings are characterized by high hardness and an extensive diffusion zone. The most optimal composition of the charge that contains iron and boric acid is found to be in the proportion of Fe-25%+H3BO3-75 %.

The analysis of the distribution of microhardness over the cross section of coated samples is carried out. The comparative data for the diffusion coefficients and the thickness of the diffusion layers obtained experimentally are presented.

The application of the discussed methods makes it possible to intensify the process of diffusion boriding and to ensure the formation of an extensive diffusion zone on the surface of carbon steel products with a high rate of hardening zone formation. The duration of the process is 5 minutes for the induction treatment and 54.05 s for micro-arc chemical-thermal surfacing. It is the main advantage of the experimental techniques mentioned above.

Downloads

Download data is not yet available.

Metrics

Metrics Loading ...

Author Biographies

E.P. Shevchuk, Sarsen Amanzholov East Kazakhstan State University (Ust-Kamenogorsk, Kazakhstan)

старший преподаватель кафедры физики

V.A. Plotnikov, Altai State University (Barnaul, Russia)

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой общей и экспериментальной физики

G.S. Bektasova, Sarsen Amanzholov East Kazakhstan State University (Ust-Kamenogorsk, Kazakhstan)

кандидат философских наук, заведующая кафедрой физики

References

Химико-термическая обработка металлов и сплавов : справочник / под ред. Л.С. Ляховича. М., 1981.

Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д., Махаров Д.М., Мосоров В.И. Химико-термическая обработка литой стали // Ползуновский вестник. 2005. № 2.

Лахтин Ю. М. Основы металловедения : учеб. М., 1988.

Лабунец В. Ф. Износостойкие боридные покрытия : справ. пособие. Киев, 1989.

Шевчук Е.П., Плотников В.А., Бектасова Г.С. Рентгеноструктурный анализ диффузионного боридного слоя на углеродистой стали // Известия Алт. гос. ун-та. Физика. 2018. № 4 (102). DOI: 10.14258/izvasu(2018)4-09.

Шевчук Е.П, Плотников В.А., Ахметжанов Б.К. Исследование боридных слоев стали 20 после химико-термической обработки в индукционной печи // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2018. Т. 15. № 3.

Шевчук Е.П., Плотников В.А., Бектасова Г.С. Исследование диффузионных боридных слоев стали 20, полученных микродуговой наплавкой // Известия Алт. гос. унта. 2020. № 4 (114). DOI: 10.14258/izvasu(2020)4-09.

Урусов В.С. Теоретическая кристаллохимия. М., 1987.

Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела : учеб. ; 3-е изд., стер. М., 2000.

Ормонт Б.Ф. Труды конференции по химии бора и его соединений. M., 1968.

Мерер Х. Диффузия в твердых телах. Долгопрудный, 2011.

Балгазин И.И., Саяпова В.В. Нахождение коэффициента диффузии методом Монте-Карло // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2018. № 5 (47).

Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д., Гурьев М.А., Мэй Шунчи, Власова О.А. Борирование малоуглеродистой стали // Международный журнал экспериментального образования. 2015. № 12-4.

Быкова Т.М. Влияние химического состава стали на структуру и свойства диффузионных боридных покрытий : дисс. ... канд. технич. наук : 05.16.09. Екатеринбург, 2016.

Published
2021-03-17
How to Cite
Shevchuk E., Plotnikov V., Bektasova G. Boron Diffusion During Carbon Steel Boriding // Izvestiya of Altai State University, 2021, № 1(117). P. 64-67 DOI: 10.14258/izvasu(2021)1-10. URL: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282021%291-10.