Technological Methods of Boriding Products from Stainless Alloys Operating in Aggressive Conditions

Introduction. The durability and other performance characteristics of machine parts are largely determined by physical and chemical state of thin surface layers. The localization of hardening processes in these layers serves as a significant reserve for increasing the service life of parts while reducing the cost of manufacturing materials. One of the most progressive directions of strengthening technology is the application of protective coatings on the working surfaces of machine parts.

The article investigates the process of sintering compacts from steel PKh23N18 in boron carbide powder in containers with a fusible seal. It has been established that sintering in such containers provides high mechanical characteristics of sintered steel with good reproducibility of the sintering process.

Problem Statement. To improve corrosion resistance, as well as to improve wear resistance of friction surfaces of products and machine parts operating in aggressive environments, it is necessary to choose a rational technology of chemical-thermal treatment that allows increasing the mechanical and technological properties of products.

Theoretical Part. As a theoretical description, the use of various methods of stainless steel boriding is analyzed, and the dependences of changes in the mechanical and technological properties of samples on various boriding schemes and methods for obtaining samples are considered.

Conclusions. It was established in the work that the increase in strength of samples subjected to boriding sintering in an autonomous gaseous medium occurred due to the absence of oxidation and deep saturation with boron (volumetric strengthening) through the vapor-gas phase. The use of container technology makes it possible not only to simplify the technology, but also to ensure the preservation of material properties, regardless of the presence of a protective gaseous medium in the thermal shop. 

1. Крукович, М. Г. Пластичность борированных слоев / М. Г. Крукович, Б. А. Прусаков, И. Г. Сизов. — Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2010. — 384 с.

2. Чернов, Я. Б. Борирование сталей в ионных расплавах / Я. Б. Чернов, А. И. Афиногенов, Н. И. Шуров. — Екатеринбург : УрОРАН, 2001. — 223 с.

3. Корнопольцев, В. Н. Получение комплексных боридных покрытий / В. Н. Корнопольцев // Ползуновский вестник. — 2012. — № 1/1. — С. 135–140.

4. Гурьев, А. М. Диффузионное борирование — перспективное направление в поверхностном упрочнении изделий из стали и сплавов / А. М. Гурьев, А. Д. Грешилов, Б. Д. Лыгденов // Ползуновский альманах. — 2010. — № 1. — С. 80–88.

5. Домбровский, Ю. М. Формирование композитного боридного покрытия на стали при микродуговой химико-термической обработке / Ю. М. Домбровский, М. С. Степанов // Известия высших учебных заведений. — 2015. — № 3. — С. 214–215.

6. Степанов, М. С. Формирование карбидного покрытия при микродуговом хромировании стали / М. С. Степанов, Ю. М. Домбровский // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2015. — № 1. — С. 35–38.

7. Пустовойт, В. Н. Термодинамический анализ реакций в процессе микродугового хромирования стали / В. Н. Пустовойт, Ю. М. Домбровский, М. С. Степанов // Вестник Донского государственного технического университета. — 2014. — № 3 (78). — С. 118–12. https://doi.org/10.12737/5701

8. Способ поверхностного упрочнения металлических изделий : патент 2555320 Рос. Федерация; С23С28/04 В. Н. Пустовойт, Ю. М. Домбровский, М. С. Степанов. — № 2014101655/02 ; заявл. 21.01.2014 ; опубл. 10.07.2015 ; Бюл. № 19. — 6 с.

9. Stepanov, M. S. Microarc surface alloying of tool steels. / M. S. Stepanov, Yu. M. Dombrovskii, L. V. Davidyan // MATEC Web of Conferences. — 2018. — Vol. 226. — Р. 03007. https://doi.org/10.1051/matecconf/201822603007

10. Давидян, Л. В. Структурно-фазовое состояние и свойства стали 20 после микродугового борирования / Л. В. Давидян, М. С. Степанов, Ю. М. Домбровский // Известия ВолгГТУ. Сер. «Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении». — 2018. — № 3 (213). — С. 131–137.

11. Коротких, А. Г. Теплопроводность материалов: учеб. пособие / А. Г. Коротких. — Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2011. — 97 с.

12. Либенсон, Г. А. Процессы порошковой металлургии: учеб. пособие в 2-х томах / Г. А. Либенсон, В. Ю. Лопатин, Г. В. Комарницкий. — Москва : МИСИС, 2002. — Т. 2. — 320 с.