Структура и триботехнические характеристик сталей после жидкостного борирования с добавками оксидов редкоземельных элементов
https://doi.org/10.32864/0202-4977-2025-46-2-188-198
Аннотация
Исследовано влияние борирования на структуру и триботехнические характеристики сталей ВКС-5, Х12МФ, 40Х. Образцы обрабатывали в расплаве на основе тетрабората натрия и карбида бора с добавками оксидов лантана, иттрия и скандия в количестве 5 %. Показано, что этот вид ХТО является эффективным средством повышения триботехнической эффективности стальных сопряжений для условий эксплуатации без смазочного материала. Износ стали ВКС-5 падает в ≈ 6,7 раз после обработки в стандартном расплаве, в 5,0 4,2 и 3,6 раз соответственно в расплаве с добавками La2O3, Sc2O3 и Y2O3. Борирование стали Х12МФ в стандартном расплаве снижает коэффициент трения в 1,7 раза, износ — в 1,8 раза по сравнению со сталью без ХТО. Среднее значение коэффициента трения снижается в 2,9, 2,7 и 2 раза в расплавах с добавками La2O3, Y2O3 и Sc2O3 соответственно; интенсивность изнашивания в расплаве с La2O3 не существенно повышается, с Y2O3 — понижается в 1,6 раза, с добавкой Sc2O3 понижается в 1,3 раза. Борирование формирует износостойкие диффузионные слои на поверхности стали 40Х. Лучшие результаты по сочетанию двух триботехнических характеристик для пары трения сталь 40Х — сталь SS440 получены в условиях, когда сталь борировали в расплаве стандартного состава.
Об авторах
Д. А. ИшмаметовРоссия
2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, г. Москва 105005
Электродная ул., д. 2, стр. 1, г. Москва 111141
А. С. Помельникова
Россия
2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, г. Москва 105005
Л. И. Куксенова
Россия
Малый Харитоньевский переулок, д. 4, г. Москва 101000
Список литературы
1. Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Фахуртдинов Р.С., Алексеева М.С., Хренникова И.А., Красовский Д.С. Влияние ионно-плазменного азотирования и вакуумной цементации на износостойкость сталей ВКС-7 и ВКС-10 // Машиностроение и компьютерные технологии. — 2013, № 6, 391—402
2. Куксенова Л.И., Герасимов С.А., Алексеева М.С., Громов В.И. Влияние вакуумной химико-термической обработки на износостойкость сталей ВКС-7 и ВКС-10 // Авиационные материалы и технологии. — 2018, № 1(50), 3—8
3. Мордасов Д.М., Зотов С.В. Термоциклическая обработка штампов для работы в условиях горячего деформирования из стали Х12МФ // Вестник Тамбовского государственного технического университета. — 2016 (22), № 3, 481—490
4. Степанкин И. Н., Поздняков Е. П., Куис Д. В. Контактное изнашивание полутеплостойких штамповых сталей Х12М И Х12МФ с поверностно-модифицированным слоем // Трение и износ. — 2019 (40), № 1, 5—11
5. Коротков В. А. Влияние термической обработки на износостойкость сталей 45 и 40Х // Вестник машиностроения. — 2016, № 8, 48—51
6. Любарский И.М., Палатник Л.С. Металлофизика трения. — М.: Металлургия. — 1976
7. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. — М.: Машиностроение. — 1977
8. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Структура и механические свойства металлов. — М.: Металлургия. — 1970
9. Состав для борирования стальных изделий из расплава: пат. SU 1617046 A СССР. № 1093727; заявл. 20.06.88; опубл. 30.12.90, бюл. № 48 / С.В. Дозморов, В.В. Бахмат, И.А. Антипов, Е.В. Лозморова, А.А. Брынский, В.Я. Копачев
10. Расплав для борирования стальных изделий: пат. SU 1093727 A СССР. №533671; заявл. 20.10.82; опубл. 23.05.84, бюл. № 19 / А.В. Ковалевский, Е.П. Присмотров, Ю.Д. Савельев, В.В. Сорока
11. Mei S., Zhang Y., Zheng Q., Fan Y., Lygdenov B., and Guryev A. Compound Boronizing and Its Kinetics Analysis for H13 Steel with Rare Earth CeO2 and Cr2O3 // Applied Sciences. — 2022 (12), no. 7, 3636
12. Zhang Y.W., Zheng Q., Fan Y., Mei S.Q., Lygenov B., and Guryev A. Effects of CeO2 Content, Boronizing Temperature and Time on the Microstructure and Properties of Boronizing Layer of H13 Steel // Mechanical and Corrosion Properties. Series A, Key Engineering Materials. — 2021 (45), 22—26
13. Ишмаметов Д.А., Помельникова А.С. Изучение структуры и свойств борированных слоев, полученных на разнолегированных сталях методом жидкостного безэлектролизного борирования в расплаве с добавкой оксида иттрия // Заготовительные производства в машиностроении. — 2023 (21), № 11, 511—520
14. Ишмаметов Д.А., Помельникова А.С., Румянцева С.Б. Влияние оксида лантана на структуру и свойства борированных слоев, полученных на низкоуглеродистой сложнолегированной стали // Технология металлов. — 2024, № 5, 2—9
15. Yuan K. A Study on RE Boronizing Process in a Titanium Alloy // Journal of Thermal Spray Technology. — 2021 (30), no. 4, 977—986
Рецензия
Для цитирования:
Ишмаметов Д.А., Помельникова А.С., Куксенова Л.И. Структура и триботехнические характеристик сталей после жидкостного борирования с добавками оксидов редкоземельных элементов. Трение и и износ. 2025;46(2):188-198. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2025-46-2-188-198
For citation:
Ishmametov D.A., Pomelnikova A.S., Kuksenova L.I. Structure and Tribological Characteristics of Steels After Liquid Boriding with Additions of Rare Earth Oxides. Title in english. 2025;46(2):188-198. (In Russ.) https://doi.org/10.32864/0202-4977-2025-46-2-188-198
JATS XML