Vol. 51 (2015), Issue 5, p. 51-56

Anode Plasma Electrolytic Boronitrocarburising of Low-Carbon Steel

Kusmanov S.A., Tambovskiy I.V., Naumov A.R., Dyakov I.G., Belkin P.N.


Abstract

УДК 621.785.53; 621 3.035.183

 

Multicomponent saturation of low-carbon steel with carbon, nitrogen, and boron was investigated under the anode plasma electrolytic treatment. Optical and scanning electron microscopes with an energy dispersive attachment were used to characterize the composition of the modified layer and its surface morphology. Surface roughness and microhardness were studied with a profilometer–profilograph and a microhardness tester; tribological properties were evaluated using a pin-on-disc tribometer at lubricated testing conditions. It has been established that the thickness of the oxide layer slowed down the diffusion of carbon, nitrogen, and boron as determined by the anode dissolution and high temperature oxidation, which are dependent on the processing temperature. Dissolution prevails over oxidation up to 850°С that results in the sample weight loss. At 900°С, the sample weight increases owing to oxidation which prevails over dissolution. The maximal boronitrocarburising layer thickness (0.11 mm) is observed at 850°С. The maximal microhardness of this layer is 880 HV after saturation at 850°С for 5 min. The friction coefficient and the wear rate of the samples treated at 850°С decrease by a factor of 2 in comparison with those of an untreated sample.

 

Keywords: plasma electrolytic boronitrocarburising, oxide layer, anode dissolution, high-temperature oxidation, roughness, friction coefficient.

 

 

Исследовано многокомпонентное насыщение малоуглеродистой стали углеродом, бором и азотом в условиях анодной электролитно-плазменной обработки. Для изучения состава и морфологии поверхностного слоя использовались оптический и электронный микроскопы с приставкой для элементного микроанализа. Поверхностная шероховатость и микротвердость измерялись с помощью профилографа-профило-метра и твердомера, трибологические свойства образцов изучались на машине трения по схеме «палец по диску» со смазкой. Установлено, что при насыщении стали толщина оксидного слоя, тормозящего диффузию углерода и бора, определяется процессами анодного растворения и высокотемпературного окисления, зависящих от температуры обработки. Преобладание растворения над окислением наблюдается до 850°С, что приводит к убыли массы образца. При температуре 900°С масса образца увеличивается за счет окисления, более интенсивного, чем растворения. Максимальная толщина боронитроцементованного слоя (0,11 мм) наблюдается при температуре 850°С. Максимальная микротвердость этого слоя составляет 880 HV после насыщения при 850°С в течение 5 мин. Коэффициент трения и скорость износа образцов, обработанных при температуре 850°С, снижается в два раза относительно необработанного образца.

 

Ключевые слова: электролитно-плазменная боронитроцементация, оксидный слой, анодное растворение, высокотемпературное окисление, шероховатость, коэффициент трения.

 

 

 
 

Download full-text PDF. 1080 downloads

Web-Design Web-Development SEO - eJoom Software. All rights reserved.