КІНЕТИКА ДИФУЗІЙНОГО НАСИЧЕННЯ БОРОМ ІНСТРУМЕНТАЛЬНОЇ СТАЛІ У8

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.34185/1991-7848.2026.01.06

Ключові слова:

борування, боридний шар, кінетика росту мікроструктура, мікротвердість, регресійна модель, дисперсійний аналіз

Анотація

У роботі досліджено вплив режимів порошкового
борування – температури (850, 900, 950°C) та витримки (4, 6, 8 год) – на товщину, будову та мікротвердість дифузійного шару на інструментальній сталі У8. Встановлено, що кінетика формування шару задовільно описується параболічним законом, характерним для дифузійно-керованих процесів. Розраховано коефіцієнти дифузії бору при кожній температурі; визначено кінетичні параметри дифузії бору: енергію активації Q = 199,6 кДж/моль та передекспоненційний множник
D₀ = 9,24×10-4 м²/с. Мікроскопічний аналіз виявив зубчастий рельєф міжфазної границі, який покращує зчеплення дифузійного шару з основою. Дисперсійний аналіз (ANOVA) підтвердив, що температурний режим є пріоритетним чинником, котрий визначає товщину шару (η2 = 0,9897 проти 0,8964 для часу витримки). На базі методу поверхні відгуку побудовано поліноміальну регресійну модель другого ступеня (R2adj = 0,9886), придатну для розрахунку режимів борування без додаткових досліджень. Результати розширюють уявлення про механізм дифузії бору та закладають кількісну основу для проектування режимів зміцнення деталей зі сталі У8.

Посилання

Matijević B. Evaluation of Boride layer growth on carbon steel surfaces. Metal Science and Heat Treatment. 2014. Vol. 56. P. 269–273. DOI: https://doi.org/10.1007/s11041-014-9744-7

Pack boronizing of AISI H11 tool steel: Role of surface mechanical attrition treatment / T. Balusamy et al. Vacuum. 2013. Vol. 97. P. 36–43. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2013.04.006

Jurci P., Hudakova M. Characterization of microstructure and fracture performance of boronized H11 grade hot-work tool steel. Materials Performance and Characterization. 2020. Vol. 9. P. 339–357. DOI: https://doi.org/10.1520/MPC20190086

Simulation of growth kinetics of Fe2B layers formed on gray cast iron during the powder-pack boriding / M. Ortiz-Dominguez et al. Materials and Technology. 2014. Vol. 48. P. 905–916.

Boride layer growth kinetics of AISI H13 steel borided with nano-sized powders/ M. S. Karakas et al. Archives of Metallurgy and Materials. 2018. Vol. 63. P. 159–165.

Kayali Y. Investigation of diffusion kinetics of borided AISI P20 steel in microwave furnace. Vacuum. 2015. Vol. 121. P. 129–134. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2015.08.006

Diffusion model for growth of Fe2B layer in pure iron / I. Campos-Silva et al. Surface Engineering. 2011. Vol. 27. P. 189–195. DOI: https://doi.org/10.1179/026708410X12550773057820

Sen S., Sen U., Bindal C. An approach to kinetic study of borided steels. Surface and Coatings Technology. 2005. Vol. 191. P. 274–285. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.03.040

Growth kinetics of iron boride layers: Dimensional analysis / Campos I. et al. Applied Surface Science. 2006. Vol. 252. P. 8662–8667. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2005.12.002

Allaoui O., Bouaouadja N., Saindernan G. Characterization of boronized layers on a XC38 steel. Surface and Coatings Technology. 2006. Vol. 201. P. 3475–3482. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2006.07.238

Béjar M. A., Moreno E. Abrasive wear resistance of boronized carbon and low-alloy steels. Journal of Materials Processing Technology. 2006. Vol. 173. P. 352–358. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.12.006

Yalamaç E., Türkmen I., Firtina Ö. Characterization and kinetic analysis of iron boride layer formed on the GGG 70 ductile cast iron. Transactions of the Indian Institute of Metals. 2021. Vol. 74. P. 1701–1711. DOI: https://doi.org/10.1007/s12666-021-02249-y

Hardness optimization of boride diffusion layer on ASTM F-75 alloy using response surface methodology / J. L. Arguelles-Ojeda et al. Revista Mexicana de Física. 2017. Vol. 63. P. 76–81.

Dybkov V. I. Basics of Formation of Iron Boride Coatings. Journal of Mineral, Metal and Material Engineering. 2016. Vol. 2. P. 30–46.

Genel K., Ozbek I., Bindal C. Kinetics of boriding of AISI W1 steel. Mater. Sci. Eng. A. 2003. Vol. 347. P. 311–314. DOI: https://doi.org/10.1016/S0921-5093(02)00607-X

Завантаження

Опубліковано

2026-04-30

Номер

№ 29 (2026): Сучасні проблеми металургії

Розділ

Articles

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Сучасні Проблеми Металургії

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Як цитувати

[1]
2026. КІНЕТИКА ДИФУЗІЙНОГО НАСИЧЕННЯ БОРОМ ІНСТРУМЕНТАЛЬНОЇ СТАЛІ У8. Сучасні Проблеми Металургії. 29 (Apr. 2026), 88–101. DOI:https://doi.org/10.34185/1991-7848.2026.01.06.