Сталь борированная: производство, обработка, применение

В последние десятилетия в развитых странах, таких как Германия, США и Япония, на борированную сталь обратили особое внимание. Ее новые виды нашли широкое применение в электронике, автомобильной промышленности, в строительстве железнодорожных путей, мостов, современных зданий, трубопроводов, производстве тяжелого оборудования, а также в изготовлении стержней ядерных реакторов.

Производители машин для аграриев тоже оценили новейшие уникальные технологии — детали сельскохозяйственной техники должны быть износостойкими, чтобы не подвергаться сильному износу, это позволяет предпринимателям не тратить время и средства на бесконечные ремонты.

Борсодержащая сталь купить днепр

Именно боросодержащий сплав, демонстрирующий повышенную в 2-3 раза твердость и износостойкость, обеспечивает серьезную дополнительную защиту сельскохозяйственной и автомобильной технике без прибавления веса, влияющего на расход топлива. Он также снижает коэффициент трения, что означает значительное уменьшение поверхностного износа.

Этот сверхвысокопрочный материал, высокая текучесть и предел прочности которого позволяют формировать сложные формы, мало подвержен закалочному растрескиванию и деформации. Сплав легко обрабатывается, позволяя производителям формировать, сваривать и термически резать его всеми обычно используемыми методами.

И, хотя рабочие детали, для изготовления которых применяют сталь борсодержащую, уступают в износостойкости изделиям с термодиффузионным хромированным покрытием, все характеристики в комплексе делают их лучшими на современном рынке.

Рассмотрим более развернуто важнейшие положительные качества, которые имеет сталь, легированная бором.

Повышенная прочность слоя поверхности

После закалки борированная сталь демонстрирует стойкость к влаге, химическому воздействию и механическим повреждениям. Комплектующие механизмов и деталей, подвергающиеся постоянным нагрузкам, становятся более прочными и намного меньше изнашиваются, хотя по сравнению с некоторыми другими сплавами, этот материал все-таки более хрупкий.

Стойкость к разрушению

Еще одним отличным качеством ферробора является сопротивление к коррозии, которую может вызвать влияние растворов многочисленных кислот, за исключением HNO3. Хотя и под воздействием азотной кислоты сталь, легированная бором, разрушается намного медленнее. Следует заметить: однофазные слои более кислотостойкие, чем двухфазные.

Окалиностойкость и способность сохранять жёсткость

Сталь, легированная бором, ценится за ее отличную теплостойкость (до 950°С) и окалиностойкость (до 800°С). Именно эти показатели вывели ее популярность на революционный уровень.

Методы производства борсодержащей стали

Технология борирования стальных изделий заключается в насыщении их поверхности ионами бора. Конечного результата можно добиться двумя методами:

  • электролизом — изменением химической структуры вещества, происходящим под действием приложенного к нему внешнего электрического напряжения.
  • газовым методом, включающим в себя плазменную обработку и борирование в псевдоожиженном слое. При плазменной диффузионной обработке газы активируются в плазме тлеющего разряда, это позволяет точно контролировать упрочнение поверхности.

Процесс борирования включает два типа реакции. Первая реакция происходит между веществом, выделяющим бор, и верхним слоем детали. Скорость образования частиц на поверхности зависит от времени и температуры. В результате образуется тонкий плотный слой. Последующая вторая реакция связана с диффузией. Общую толщину роста слоя при определенной температуре можно рассчитать по формуле.

Борирование методом электролиза

Процесс электролизного борирования обычно происходит в ваннах. Их нагревают газовым способом или электричеством, при этом детали фиксируют специальными держателями.

  • Перед началом процесса изделие тщательно чистят от масел тканью, смоченной в бензине.
  • От окиси и окалины сталь очищают, применяя дробеструйную обработку.
  • Участки, которые не должны подвергаться борированию, хромируют или омедняют методом электролиза и гальваники соответственно.

Известно, что электролиз происходит с применением источника постоянного напряжения, который подает электроэнергию, при этом процессе часть электрической энергии преобразуется в химическую. Деталь, подвергающуюся обработке, на 3-4 часа помещают в качестве катода в огнеупорный сосуд, в котором находится расплавленная бура, туда же кладут особый стержень, играющий роль анода. Затем подается ток. Он вызывает растворение атомов бора на поверхности. Ионизация эффективна, если процесс происходит в диапазоне t от 930°С до 950°С, с напряжением от 2В до 14В. Плотность тока, которая определяется размерами проводящих элементов — от 0,15 до 0,20 А/см2.

Важно понимать, что даже незначительное увеличение борированного слоя из-за изменений температурных и других условий электролиза, может привести к нежелательной хрупкости и значительному ухудшению структуры стали. Одновременно низкая температура замедляет диффузию и изменение поверхности, поэтому насыщение ионами замедляется.

Газовый метод борирования сталей

Насыщение поверхности стального элемента бором в газовой среде происходит при температуре 850°С с использованием смеси газа, например, водорода или аргона. Как правило, эти процессы являются взрывоопасными и довольно токсичными, поэтому даже с учетом того, что технология более эффективна, ее широко не применяют.

Основные особенности обработки борированных сталей

При атмосферном давлении и температуре 0°C бор является твердым материалом. Оптимальное количество бора, которое должно быть добавлено в сталь для достижения максимальной прокаливаемости, на основе данных, полученных опытным путем, составляет от 0,0003 до 0,0030%. Считается, что пик прокаливаемости достигается, когда количество добавки составляет от 3 до 15 частей на миллион.

Влияние бора на прокаливаемость также зависит от количества углерода в стали. Действие вещества возрастает обратно пропорционально процентному содержанию углерода.

Во время обработки стали необходимо соблюдать осторожность, чтобы процесс был эффективным. Следует избегать высоких температур аустенизации, а также диапазонов температур, в которых возникают определенные осаждения бора. Прокаливаемость во многом зависит от поведения кислорода, углерода и азота, присутствующих в стали. Химическая реакция также тесно связана с условиями аустенизации и обычно снижается при нагревании выше 1000°C.

Бористая сталь должна отпускаться при более низкой температуре, чем другие легированные стали с такой же прокаливаемостью.

Итак, основной недостаток борированных слоев — их хрупкость. Улучшенные свойства стали напрямую зависят от способа борирования, химического состава сплава и технологии. Таким образом, основная проблема — это правильная оптимизация метода и точный выбор параметров процесса.

Металлобаза в Днепре ЧП ТД ТАМ поставляет металлопрокат оптом и в розницу, в том числе листовой металлопрокат борированной стали. Мы гарантируем, что предлагаемая нами сталь, легированная бором, будет соответствовать самым высоким требованиям, достойным современного потребителя.