UTICAJ SASTAVA AKTIVATORA NA OBRAZOVANJE DIFUZIONOG SLOJA PRIMENOM FAKTORNOG EKSPERIMENTA Emina Požega

1

, Svetlana Ivanov

2

CILJ RADA

U radu su predstavljeni rezultati ispitivanja uticaja sastava aktivatora na obrazovanje difuzionog sloja pri boriranju otpresaka od železnog praha. Uticaj sastava aktivatora na obrazovanje difuzionog sloja praćen je analizom kvaliteta i dubinom dobijenog boridnog sloja. U okviru ispitivanja uticaja sastava aktivatora, eksperiment je planiran, faktornim eksperimentom 2 3 se sastoji od tri faktora i dva nivoa (donji i gornji). Plan eksperimenta sastojao se u izboru faktora, izboru nivoa faktora i opsega njihovog koji variranja, rezultata merenja i matematičke obrade rezultata. Ispitivanju su podvrgnute mešavine sa amonijumbifluoridom, amonijumhloridom i kalijumborfluoridom (faktori eksperimenta) sa najviše 4 mas.%. Izbor nivoa faktora izvršen je na osnovu predhodnih istraživanja rađenih na Tehničkom Fakultetu u Boru iz ove oblasti. Svaki od faktora ima dva nivoa, donji 0% i gornji 4%. Za matematički model eksperimenta izabran je nepotpuni kubni polinom.

Beograd`08 Emina Požega

METODE ISTRAŽIVANJA

Istraživanja su vršena na presovanim uzorcima dobijenim od železnog praha NC100.24 (Höganäs, Švedska). Uzorci su presovani pritiskom od 400 MPa. Boriranje je vršeno na 950 ºC u toku 4 h, u smešama sa borkarbidom, glinicom i aktivatorima. Pri izboru mešavine za boriranje korišćena su sopstvena iskustva iz prethodnih istraživanja, da se najbolji rezultati u pogledu dubine i kvaliteta boridnih slojeva dobijaju korišćenjem smeše na bazi borkarbida. Odnos osnovnih komponenti smeša bio je konstantan, a variran je samo sadržaj aktivatora, planom eksperimenta 2 3 .

U okviru ovog rada vršena je metalografska analiza kvaliteta boriranih uzoraka i merena je dubina boridnih slojeva.

Beograd`08 Emina Požega

Beograd`08 Slika - Sunđerast oblik čestice železnog praha Emina Požega

REZULTATI ISTRAŽIVANJA

Obradom eksperimentalno dobijenih rezultata potvrđeno je da postoji stroga zavisnost dubine i kvaliteta obrazovanog difuzionog sloja od sastava aktivatora, definisana regresionim plinomom. Metalografskim pregledom uzoraka utvrđeno je da svi uzorci imaju sličnu strukturu osnovnog materljala koja se sastoji od zrna železa. Pri boriranju došlo je do sinterovanja, pa se poroznost javlja u obliku pojedinačnih pora ravnomerno raspoređenih po površini poprečnog preseka uzorka. Boridni slojevi uzoraka se međusobno razlikuju po debljini sloja, kompaktnosti sloja, načinu prodiranja borida u osnovni metal i načinu povezivanja sa osnovnim metalom, a sve to kao rezultat uticaja sastava aktivatora na obrazovanje difuzionog sloja pri boriranju. Rezultati matematičke obrade su pokazali da: najveći pojedinačni, pozitivan uticaj na dubinu sloja imaju NH 4 FHF i NH 4 Cl; KBF 4 ima četiri puta dubinu sloja imaju sva tri aktivatora (NH KBF 4 4 FHF, NH 4 Cl, KBF 4 ) zajedno u smeši FHF i . Ovakva konstatacija važi za navedeni prah, date uslove presovanja, Beograd`08 Emina Požega

Beograd`08 Slika -Mikrostruktura boridnog sloja uzorka, dobijenog od železnog praha presovanjem, pritiskom od 400 MPa. Uzorak je boriran

na T= 950



C i



= 4 h, u smeši aktivatora: 4% boridnog sloja je NH 4 Cl.

Dubina

zapaža poroznost sinterovana.

 koja =129,25 μm.

Gustina je 74.96%, a poroznost

P=7,73%. Uvećanje je 500x.

Na uzorku je dobijen boridni sloj čiji su kristali u korenu srasli. U sloju se je posledica poroznosti polaznog materijala. Poroznost u sloju je jako izražena zbog uticaja sastava smeše za boriranje. Poroznost sloja se razlikuje od poroznosti metalne osnove.

Pore u sloju su delimično "zalečene", što je posledica prenosa mase. Zona osnovnog materijala, ispod sloja borida, je potpuno Emina Požega

Beograd`08 Slika -Mikrostruktura boridnog sloja uzorka, dobijenog od železnog praha presovanjem, pritiskom od 400 MPa. Uzorak je boriran

na T= 950



C i



= 4 h, u osnovnoj smeši sa: 4% KBF 4 . Dubina boridnog sloja je



=79,8125 μm. Gustina iznosi ρ=73.82% , poroznost je P=19,25%.

Uvećanje je 500x.

Boridni sloj je kompaktniji od sloja kod prethodnog uzorka. Sastoji se od stubičastih kristala koji klinasto prodiru u osnovni metal. Kristali su u osnovi međusobno srasli i samo su mestimično rastavljeni neznatnom poroznošću.

Emina Požega

Beograd`08 Slika Struktura osnovnog materijala uzorka, dobijenog od železnog praha presovanjem, pritiskom od 400 MPa.

Uzorak je boriran na T= 950



C i



= 4 h, u osnovnoj smeši sa: 2% KBF 4 i 2% NH 4 FHF. Dubina boridnog sloja je



=126,9375 ρ=77.63%, poroznost je P=7,28%.

Uvećanje je 500x.

Metalografskim uzoraka uočeno je da svi uzorci imaju sličnu strukturu osnovnog materijala koja se sastoji od zrna železa, koja se nalaze u direktnom kontaktu, a samo su mestimično razdvojene prisutnom poroznošću. Pri boriranju došlo je do sinterovanja, jer se poroznost javlja u obliku pojedinačnih pora raspoređenih preseka uzorka.

μm.

po

Gustina

pregledom površini

iznosi

boriranih poprečnog Emina Požega

ZAKLJUČAK

Napred navedeno pokazuje da dalja ispitivanja treba da teku u pravcu otkrivanja novih supstanci koje imaju pozitivan uticaj na proces boriranja posledica trenja.

metalnih materijala dobijenih postupcima metalurgije praha, kako bi im se poboljšao kvalitet i smanjila opasnost od havarija, propadanja i ogromnih gubitaka koji su Beograd`08 Emina Požega

Hvala na pažnji!