Упрочнение штампов методом борирования является одним из наиболее распространенных и эффективных методов повышения их долговечности и снижения износа. Бориды главным образом используются для создания поверхностных слоев, которые значительно улучшают механические свойства ухудшенных деталей. Борирование представляет собой низкотемпературный тип поверхностной термической обработки, который применяется для различных материалов, включая сталь, нержавеющую сталь, медь и титан.
Механизм упрочнения штампа борированием заключается в том, что в результате реакции бора с металлическими элементами формируются твердые бориды. Таким образом, создается новый поверхностный слой с высокой твердостью и износостойкостью. Бориды формируются на поверхности материала и распространяются глубже внутрь материала в зависимости от времени процесса. Распределение твердых боридных фаз можно рассмотреть на рисунке 1.
Интересным моментом при использовании борирования является то, что твердость и износостойкость поверхностного слоя не зависят от его толщины при условии, что это значение находится в пределах от 3 до 60 мкм. Более толстый слой приведет к нарушению рельефа и массообмена, что снизит производительность и качество материала. Однако, если толщина слоя слишком мала, то это может привести к плохой адгезии поверхностных слоев. Следовательно, на основе опыта и результатов с влиянием борирования на толщину слоя и его свойства при выполнении механических тестов, типичное значение толщины слоя составляет около 20 мкм, что является компромиссом между многочисленными факторами.
Применение борирования для упрочнения штампов доказало свою эффективность и выгодность для множества отраслей промышленности. Результаты исследований и опыта показывают высокую стойкость к износу, высокую механическую прочность, хорошую адгезию между слоями и возможность применения технологии на разных материалах.
Например, в автомобильной промышленности, технология борирования используется для упрочнения деталей двигателя, а также для улучшения долговечности передач и других элементов трансмиссии. В металлургической промышленности, борирование используется для увеличения срока службы отдельных компонентов оборудования, таких как бурильные головки и прочие приспособления.
Таким образом, борирование – это недорогой, производительный и эффективный способ повысить долговечность и износостойкость штампов. Преимущества метода состоят в обеспечении высокой твердости и износостойкости при малой толщине получаемого покрытия. Результаты применения борирования в промышленности говорят о значительном выигрыше в испытаниях на устойчивость к износу и долговечность штампов, что делает эту технологию одной из орошаемых в индустрии и науке.
Источники:
1. Polozov, I. A. Heat treatment and properties of high-carbon steel / I. A. Polozov. – Barnaul: Altai State Technical University, 2003.
2. Borysenko, D. Molten salt bath borocarburizing of AISI 8620 steel / D. Borysenko, J. McDermid, C. Shi, M. Sisson. – International Journal of Research in Engineering and Technology, vol. 3, issue 5, p. 322–330, 2014.
3. Kok, M. Preparation of nano-structured boron carbide (B4C) coating on AISI 1018 steel by pack boronizing / M. Kok, Y. Turen, S. Demirkiran, B. Pala, N. Ucar, T. Keser. – Journal of Nano Research, vol. 41, p. 12–21, 2016.
