Члeн-корреспондент НАН Беларуси, доктор технических наук, профессор
Адрес для переписки: Пантелеенко Федор Иванович – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65, 220013, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 293-93-71 niil_svarka@bntu.by
Address for correspondence: Panteleenko Fedor I. – Belarusian National Technical University, 65 Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus. Tel.: +375 17 293-93-71 niil_svarka@bntu.by
Кандидат технических наук
Представлены экспериментальные исследования композиционных порошковых материалов для плазменного напыления, полученных способом диффузионного легирования порошковых материалов на основе аустенитных сталей. Выявлено, что главными факторами, формирующими диффузионный слой на порошковом материале, являются состав необходимой насыщающей среды, температура обработки и длительность химико-термического воздействия. Создание однофазных слоев диффузии возможно только в случае минимального уровня температурно-временных характеристик при термической обработке. Этому также способствуют применение сред с небольшой концентрацией бора и введение в насыщающую смесь из порошка добавок, тормозящих процесс насыщения (таких как углерод, алюминий, кремний). С учетом проведенных с помощью микрорентгеноспектрального анализа исследований расположения элементов, способствующих легированию порошка, а также микродюрометрических характеристик подробно рассмотрены строение и состав порошков. С повышением степени легированности порошкового материала составляющая высокобористой фазы возрастает. Значительные изменения фазового состава, так же как и химического, заметны при диффузионной обработке следующих легированных порошковых материалов: ПР-Х18Н9, ПР-Х18Н10, ПР-Х18Н15. Вытесняемый боридами в переходную зону свободный углерод создает с хромом дисперсные комплексные карбидные соединения. Это подтверждается характером распределения карбидообразующих составляющих в порошковой частице. Все карбидообразующие элементы в отличие от некарбидообразующего кремния имеют характерные концентрационные пики-всплески. Кремний практически не присутствует в рассмотренной фазе FeB и обнаруживается лишь в очень незначительном количестве в исследуемой фазе Fe2B; он оттесняется высокобористыми фазами к подслою. Изменение же микротвердости исследуемых фаз FeB и Fe2B связано с растворением соответствующих легирующих элементов в них и искажением кристаллической решетки в боридах. Подобное явление характерно также для насыщения с применением бора или при проведении химико-термической обработки легированных сталей; оно отмечено в ряде исследований. Увеличение микротвердости ядра частицы при ее борировании вызвано оттеснением углерода и легирующих элементов растущим фронтом боридных фаз. При повышении температурного режима и увеличении времени проведения борирования и до реализации эффекта при встречной диффузии происходит перемещение зоны ядра с повышенной микротвердостью к сердцевине частицы.
The article presents experimental studies of composite powder materials for plasma spraying, obtained by the method of diffusion doping of powder materials based on austenitic steels. It is indicated that the main factors forming the diffusion layer on a powder material are a composition of the required saturating medium, treatment temperature and duration of chemical and thermal exposure. Creation of single-phase diffusion layers is possible only in the case of a minimum level of temperature-time characteristics during heat treatment. This is also facilitated by the use of media with a low concentration of boron and introduction of additives inhibiting saturation process (such as carbon, aluminum, silicon) into a saturating mixture of powder. Structure and composition of powders have been thoroughly investigated with the help of X-ray microanalysis that has made it possible to study location of elements contributing to powder alloying and micro-durametric characteristics. A component of high-boride phase is increasing due to higher degree of powder material alloying. Significant changes in phase composition, as well as the chemical one, are noticeable in diffusion processing of the following alloyed powder materials: РR-Х18N9, РR-Х18N10, РR-Х18N15. Free carbon being displaced by boride into a transition zone creates dispersed complex carbide compounds with chromium. This is confirmed by distribution nature of carbide-forming components in a powder particle. All carbide-forming elements have characteristic concentration peaks-bursts in contrast to non-carbideforming silicon. Silicon is practically not present in the considered FeB phase and it is found only in a very small amount in the studied Fe2B phase; it is pushed aside by high-boride phases to a sublayer. The change in microhardness of the FeB and Fe2B phases under study is associated with dissolution of corresponding alloying elements in them and distortions of a crystal lattice in borides. A similar phenomenon is also characteristic for saturation while using boron or while making chemical and thermal treatment of alloyed steels, it has been noted in a number of studies. The increase in microhardness of a particle nucleus during its boriding is caused by displacement of carbon and alloying elements by growing front of boride phases. A core zone moves with an increased microhardness to a particle core while increasing temperature mode and time of boronization and up to realization of the effect with counter diffusion.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.