Борирование — это один из видов химико-термической обработки, направленных на упрочнение поверхности, заключающийся в диффузионном насыщении поверхности металлических материалов и сплавов бором.
Основное назначение борирования поверхности – повышение износостойкости поверхности изделий при работе в агрессивных и абразивных средах при температурах до 800°С. Насыщение поверхностного слоя стали бором применяется для быстрорежущего и штамповочного инструмента, деталей дробильных и просеивающих машин, буровых установок и центробежных насосов.
Борирование стали проводят для повышения ее поверхностной твердости ( до 1800-2000 HV), соответственно износостойкости, повышения коррозионной стойкости, окалиностойкости (до 800°С) и теплостойкости.
В зависимости от способа борирования можно получить как однослойную, так и двухслойную поверхность стали.
Методы борирования стали |
Газовое борирование |
Процесс проводят в печах в среде диборана (В2Н6), треххлористого бора (ВСl3), триметила - (СН3)3В или других борсодержащих веществ. Чаще применяют диборан и треххлористый бор, который разбавляют водородом, аргоном, азотом или аммиаком. Применение азота в качестве разбавителя сильно снижает взрывоопасность среды. Насыщение прoводят при температурах 800-900°С. Время выдержки составляет от 2 до 6 часов. Существенное влияние на результаты борирования оказывает избыточное давление насыщающей среды. При газовом борировании на углеродистых сталях формируется боридный слой толщиной 0,1-0,2 мм и твердостью 1800-200HV. |
Электролизное борирование |
Такое борирование чаще проводят при электролизе расплавленной буры (Na2B4O7). Процесс проводят в ваннах при температуре 930-950°С, время выдержки 2-6 часов. Борируемые изделия служат в качестве катодов, которые монтируются на подвески. |
Жидкостное борирование | Жидкостное борирование основано на диффузионном безэлектролизном насыщении поверхности стали бором. Его, также как и электролизное борирование, проводят в печах-ваннах. В качестве насыщающих сред используют расплавленные хлористые соли (NaCl, BCl2) с добавками ферроброма или карбида бора. Также применяют расплавы других щелочных металлов, например Na2B407. В данном случае, к расплаву дополнительно добавляют электрохимические восстановители: химически активные элементы (Al, Si, Ti, Са, Мn, В и др.) или ферросплавы, лигатуры и химические соединения на их основе. Для получения двухфазных (FeB + Fe2B) слоев можно использовать расплав, состоящий из 60-70 % Na2B407 и 40-30 % В4С. Для получения однофазных (Fe2B) слоев можно использовать расплав, состоящий из 70 % Na2B407 и 30 % SiC |
Другие технологии | ДЧасто, с целью местного борирования, применяю борирование пастами. Такой способ целесообразен для химико-термической обработки крупногабаритных изделий. Также стоит отметить способ борирования в ящиках при помощи порошков-наполнителей. При таком способе используют порошки аморфного и кристаллического бора, карбида бора, ферробора и т.д. Процесс проводят при температуре 900-1000°С в течение 2-6 часов. При этом получается слой толщиной 0,08-0,15 мм. |