Заблоцкий В. К., Лапченко А.В.

Донбасская государственная машиностроительная академия, Украина

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ КОМПЛЕКСНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ БОРОМ, ТИТАНОМ И АЛЮМИНИЕМ ПРИ ДИФФУЗИОННОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ

Известно, что многокомпонентные покрытия имеют существенные преимущества перед однокомпонентными, поскольку они позволяют сформировать в поверхностном слое более благоприятный уровень свойств с учетом условий эксплуатации [1].

Комплексное насыщение сталей бором, титаном и алюминием может обеспечить высокие показатели стойкости изделий, работающих в условиях абразивного износа, коррозии и высоких температур, которые невозможно достигнуть с помощью процессов однокомпонентного насыщения [1].

Однако в литературе отсутствуют системные данные о влиянии состава насыщающей смеси на формирование структуры поверхностных слоев при боротитаноалитировании.

Целью работы являлось выяснение особенностей формирования структуры поверхностного слоя при комплексном насыщении сталей бором, титаном и алюминием.

Планирование опытов проводили по методу симплексных решеток. Была выбрана математическая модель в виде полинома четвертой степени:

Комплексное насыщение бором, титаном и алюминием проводили в порошковых смесях, содержащих В₄С, FeTi, порошок Al, Al₂О₃ и NaCl в количествах, предусмотренных матрицей планирования, в контейнерах с плавким затвором при температуре 1000ºС в течение 5ч; охлаждение - с печью. Покрытия наносили на образцы из стали 10. Структуру слоя исследовали с помощью металлографического микроскопа МИМ-8. Для выявления структуры слоев использовали тепловое травление. Методом количественной металлографии определяли процентное отношение площади, занимаемой боридной фазой и фазой твердого раствора к общей площади образца. Полученные значения были приняты в качестве факторов оптимизации. Модель проверяли на адекватность и строили систему линий уровня на симплексной решетке.

Графическая интерпретация модели, представленная на рисунках 1 и 2 наглядно отображает влияние состава насыщающей смеси на формирование структуры поверхностного слоя при боротитаноалитировании.

Рис. 1. Закономерности изменения процентного содержания боридной фазы в слое в зависимости от состава насыщающей смеси при боротитаноалитировании.

Рис. 2. Закономерности изменения процентного содержания фазы твердого раствора в слое в зависимости от состава насыщающей смеси при боротитаноалитировании

В результате проведенных исследований установлено, что использование метода симплексного планирования позволяет сформировать поверхностный слой с необходимым количеством боридной фазы и фазы твердого раствора путем изменения процентного соотношения компонентов в насыщающей смеси для получения необходимого комплекса свойств.

Литература

1. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Справочник / Под ред. Л.С. Ляховича. – М.: Металлургия, 1981. – 422 с.