Boron Diffusion in Steel 20

УДК 538.9+621.785.36+546.27+669.14

  • 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: diffusion flux, boriding, vacancy mechanism, crystal lattice, borides, microhardness, diffusion coefficient, diffusion zone

Abstract

As is known, boriding is carried out to increase the wear resistance and corrosion resistance of iron-carbon alloys. Along with high hardness, borides, unfortunately, have very high fragility and high refractoriness. An effective way to counter the fragility of boride layers is to form a composite structure consisting of inclusions of solid borides in a more plastic matrix. Such coatings can be obtained by volumetric heating in a muffle furnace using a boron paste that besides a mixture of iron and boron powders contained ammonium hydroxide and activated carbon with or without liquid glass. Boriding of a surface is carried out at high temperatures =1000 °С for 5 minutes. It is experimentally found that the microhardness of the surface layer increased by about 30% compared with the microhardness of the substrate, and that the thickness of the boride layer depends on the presence of liquid glass in the coating. It has been established that specially calculated proportions of ammonia, liquid glass, and charcoal contribute to the formation of an extensive diffusion zone of iron borides, the formation of which is due to the anomalously high diffusion mass transfer of boron into the matrix.

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

Фольмер М. Кинетика образования фаз : пер. с нем. М.,1986.

Мозберг Р.К. Материаловедение. М., 1991.

Кайдаш Н.Г., Четверикова Л.Н. Структура и свойства боридосилицидных покрытий на железе и стали // Вестник Черкасского национального ун-та. Серия : Физ.-мат. науки. 2007. № 114.

Костецкий И.И., Львов С.Н., Кунцкий Ю.А. Некоторые физические свойства боридов железа // Известия АН СССР. Неорганические материалы. 1971. Т. 1.

Ковенский И.М., Поветкин В.В. Металловедение покрытий. М., 1999.

Ляхович, Л.С., Ворошнин Л.Г. Борирование стали. М., 1967.

Малинина Р.И. и др. Практическая металлография. М., 2002.

Захаров А.М. Диаграмма состояния двойных и тройных систем. М., 1990.

Тарасов С.Ю., Трусова Г.В., Колубаев А.В., Сизова О.В. Структурные особенности боридных покрытий триботехнического назначения // Металловедение и термическая обработка металлов. 1995. № 6.

Мальцева Л.А., Гервасьев М.А., Кутьин А.Б. Материаловедение. Екатеринбург, 2007.

Перспективные материалы. Структура и методы исследования : уч. пособие / под ред. Д.Л. Мерсона. ТГУ, МИСиС, 2006.

Иванов С.Г., Гармаева И.А., Гурьев А.М. Особенности диффузии атомов бора и хрома при двухкомпонентном насыщении поверхности стали Ст3 // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2012. Т. 9. № 1.

Бурнышев И.Н., Валиахметова О.М., Мутагарова С.А. К вопросу борирования сталей // Вестник ИжГТУ им. М.Т. Калашникова. 2007. № 4.

Патент СССР № 4296173/31-02, 12.08.1987. Состав для борирования стальных изделий // Патент СССР № 1463802. 07.03.1989. Бюл. № 9. / Чернега С.М., Яковчук Ю.Е., Писаренко В.Н. [и др.].

Шевчук Е.П., Плотников В.А., Джес А.В. Формирование обширной диффузионной зоны при борировании стали 20 // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2018. Т. 15 № 3.

Ворошнин Л.Г. Многокомпонентные диффузионные покрытия. Минск, 1981.

Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. М., 2000.

Published
2020-03-06
How to Cite
Shevchuk E., Plotnikov V., Bektasova G. Boron Diffusion in Steel 20 // Izvestiya of Altai State University, 2020, № 1(111). P. 58-62 DOI: 10.14258/izvasu(2020)1-08. URL: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282020%291-08.