Структурно-фазовое состояние и физико-механические свойства диффузионных покрытий на горячештамповых сталях, полученных комплексным насыщением бором, хромом и церием

Работа направлена на повышение ресурса работы горячештампового инструмента путем создания на его поверхности функционально-градиентных диффузионных покрытий методами химико-термической обработки при одновременном насыщении поверхности горячештамповых сталей бором, хромом и церием. Установлено, что церий, обладая сильной восстановительной активностью и низкой электроотрицательностью, снижает активационную энергию поверхностной диффузии, что приводит к увеличению толщины диффузионного слоя на 85% и снижению активационной энергии объемной диффузии на 10,4%. Разработаны составы насыщающих сред для поверхностного упрочнения горячештамповых сталей, включающие карбид бора, тетрафторборат калия, графит, бентонит, оксиды хрома и церия. В ходе испытаний установлено, что трехкомпонентное насыщение бором совместно с хромом и церием, значительно повысило износостойкость в условиях абразивного износа в горячем состоянии: по сравнению с неупрочненной сталью износ уменьшился на 82%. Определено, что в процессе трения боридный слой благодаря более высоким показателям твердости и пластичности, имеет более низкую вероятность хрупкого разрушения. Сравнительно с однокомпонентным насыщением бором, износ слоя снижается на 66%, в сравнении с двухкомпонентным борохромированием износ слоя снижается на 35%. Доказано, что скорость охлаждения образцов после насыщения оказывает значительное влияние на микроструктуру и свойства диффузионного покрытия на горячештамповых сталях: медленное охлаждение способствует получению слоя с хорошей износостойкостью, жаростойкостью и коррозионной стойкостью.