Структурно-фазовое состояние и физико-механические свойства диффузионных покрытий на горячештамповых сталях, полученных комплексным насыщением бором, хромом и церием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Чжэн Цюань

• Чжэн Цюань
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Чжэн Цюань

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Горячештамповые стали и методы повышения ресурса работы горячештампового инструмента

1.1. Основные дефекты и требования к горячештамповым сталям

1.1.1. Дефекты штампов горячего деформирования

1.1.2. Классификация горячештамповых сталей

1.1.3. Рабочие характеристики горячештамповых сталей

1.1.4. Технологии поверхностного упрочнения штампов горячего деформирования

1.2. Технологии борирования металлов и сплавов

1.2.1. Классификация методов борирования

1.2.2. Механизм формирования и диффузионный процесс борирования

1.2.3. Структура и свойства борированного слоя

1.3. Многокомпонентное насыщение бором совместно с другими элементами

1.3.1. Комплексное насыщение бором совместно с редкоземельными элементами

1.3.2. Комплексное насыщение бором и хромом

1.4. Состояние исследований технологий многокомпонентного комплексного насыщения бором совместно с другими элементами

1.5. Выводы по главе и постановка задач исследования

Глава2. Материалы и методы исследования

2.1. Исследуемые материалы и оборудование для пробоподготовки

2.2. Оборудование для микроструктурных исследований

2.2.1. Металлографический микроскоп

2.2.2. Сканирующая электронная микроскопия

2.2.3. Рентгеновская дифрактометрия

2.2.4. Электронно-зондовые рентгеновский микроанализ

2.3. Оборудование и методика определения свойств

2.3.1. Измерение на твердости и толщины диффузионных покрытий

2.3.2. Испытания на адгезию диффузионных покрытий

2.3.3. Определение шероховатости

2.3.4. Испытания на износостойкость

2.3.5. Испытания на жаростойкость

2.3.6. Испытания на коррозионную стойкость в растворах кислот и щелочей

Глава3. Определение влияния добавок церия на структуру и свойства боридного слоя на стали AISI Ш3

3.1. Результаты и анализ экспериментов по однокомпонентному борированию

3.2. Микроструктура и анализ параметров диффузионного комплексного насыщения бором

совместно с редкоземельными элементами

3.2.1. Выбор редкоземельных элементов и их соединений для комплексного насыщения

совместно с бором

3.2.2 Оптимизация содержания оксида церия в насыщающей среде

3.2.3. Анализ диффузионных слоев, полученных одновременным насыщением бором совместно с церием

3.2.4. Микроструктура диффузионного двухкомпонентного слоя

Выводы по главе

Глава4. Оптимизация состава насыщающей смеси для комплексного многокомпонентного насыщения высоколегированных инструментальных сталей бором, хромом и церием

4.1. Определение оптимального количества добавок хрома и церия

4.1.1. Микроструктура многокомпонентных диффузионных слоев на основе бора

4.1.2. Микротвердость многокомпонентных диффузионных слоев на основе бора

4.1.3. Адгезия многокомпонентных диффузионных слоев на основе бора

4.1.4. Стойкость многокомпонентных диффузионных слоев на основе бора к окислению при повышенных температурах

4.2. Микроструктура диффузионного слоя

4.3. Результаты рентгеновской дифрактометрии диффузионных слоев

4.4. Микротвердость диффузионного слоя

4.5. Адгезия диффузионного слоя

4.6. Шероховатость диффузионного слоя

4.7. Износостойкость диффузионного слоя

4.7.1. Износ и коэффициент трения

4.7.2. Изношенная поверхность и механизм износа

4.8. Стойкость диффузионного слоя к высокотемпературному окислению

4.9. Коррозионная стойкость диффузионного слоя

4.9.1. Коррозионные свойства в растворах кислот

4.9.2. Коррозионные свойства в растворах щелочей

Выводы по главе

Глава5. Влияние способа охлаждения на структуру и свойства диффузионного слоя на горячештамповых сталях после комплексного насыщения бором, хромом и церием

5.1. Выбор метода охлаждения

5.2. Структура диффузионного покрытия после охлаждения с разными скоростями

5.3. Дифрактометрические исследования диффузионных слоев после охлаждения с различными скоростями

5.4. Микротвердость диффузионного слоя

5.5. Адгезия диффузионного слоя

5.6. Шероховатость диффузионного слоя

5.7. Оценка износостойкости диффузионного слоя

5.7.1. Измерение износа и коэффициента трения

5.7.2. Структурные исследования поверхностей износа

5.8. Стойкость диффузионного слоя к высокотемпературному окислению

5.9. Коррозионная стойкость диффузионного слоя

Выводы по главе

Выводы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурно-фазовое состояние и физико-механические свойства диффузионных покрытий на горячештамповых сталях, полученных комплексным насыщением бором, хромом и церием»

Актуальность работы:

В настоящее время горячештамповые стали широко используются в инструментах, работающих в условиях высоких температур при наличии износа (например, направляющие и втулки направляющих, гравюры штампового инструмента горячего деформирования), формах для горячей экструзии полимеров и цветных металлов благодаря отличной горячей твердости при температурах до 800 °С, высокой прочности и устойчивости к термической усталости и разгару. При работе горячештамповые стали подвергаются высоким температурам, сильному трению, термической эрозии и коррозии, что в свою очередь приводит к износу поверхности, окислению, трещинам от термической усталости (разгарным трещинам) и деформации приводя в итоге к деградации геометрических параметров горячештампового инструмента и выходу его из строя. Поиск способов повышения свойств горячештампового инструмента и продления его срока службы представляет собой значительный вызов для физики конденсированного состояния [1 - 36].

Для улучшения производительности и продления срока службы горячештампового инструмента широко применяются методы объемного и поверхностного упрочнения, такие как закалка на вторичную твердость, азотирование, нанесение покрытий методами термического, лазерного и плазменного напыления. Хотя вышеуказанные методы поверхностной обработки могут повысить твердость и устойчивость к износу горячештампового инструмента, они все еще имеют некоторые ограничения, включая плохое сцепление покрытия с основой, сложность управления параметрами процесса и часто - невозможность поверхностного упрочнения сложнопрофильных деталей (в том числе внутрениих полостей в таких деталях) в целом. Эти недостатки также ограничивают применение вышеуказанных методов для упрочнения горячештампового инструмента.

Химико-термическая обработка поверхности штампового инструмента является альтернативой методам поверхностного упрочнения напылением и наплавкой. При этом одним из перспективных методов поверхностного упрочнения горячештампового инструмента является борирование [37 - 69]. Борирование является термохимическим процессом поверхностного

упрочнения, при котором формируется твердое боридное керамическое покрытие за счет диффузии атомов бора в поверхность металлов/сплавов при определенной температуре. Покрытие имеет, высокую твердость, высокую устойчивость к окислению и коррозии, высокую износостойкость; поэтому борирование обычно применяется для поверхностного упрочнения и повышения износостойкости сталей, титана и его сплавов, никелевых сплавов и т.д. Для борирования возможно применение различных методов, таких как газовое, жидкостное и твердофазное борирование (например, порошковое и борирование из паст и обмазок). Твердофазное борирование широко используется из-за его управляемости, низкой стоимости, простого и гибкого процесса и отличной производительности. Порошковое борирование включает упаковывание обрабатываемого изделия в контейнер с порошковым борирующим агентом. Однако, диффузионное насыщение поверхности сталей и сплавов только лишь бором, изученное выше, все еще имеет недостатки, включая недостаточную устойчивость к окислению при высоких температурах, высокую хрупкость и склонность боридного слоя к отслоению при высоких касательных нагрузках.

Исследования, проведенные другими специалистами [70 - 101] показали, что добавки даже небольших количеств редкоземельных металлов (RE) может не только повысить скорость процесса борированияи увеличить концентрацию активных атомов бора на поверхности деталей, но также облегчает адсорбцию активных атомов бора на поверхности насыщаемой детали, способствует диффузии активных атомов бора внутрь подложки. Таким образом, добавка редкоземельных металлов может значительно улучшить сопротивление износу и коррозии боридного слоя. Кроме того, для дальнейшего улучшения свойств боридного слоя в работах [45, 102, 103] исследовали совместную диффузию бора с другими элементами, что показало хороший потенциал. Первоначальные исследования показывают, что атомы хрома (&) имеют сходную электроотрицательность с атомами железа (Fe). В процессе борирования атомы & имеют тенденцию замещать атомы Fe путем образования твердого раствора замещения, что уменьшает внутреннюю хрупкость керамического боридного слоя, легированного хромом. Таким образом, необходимо и дальше разрабатывать методы насыщения бором в сочетании с другими элементами, такими, как например хром и редкоземельные металлы, чтобы решить проблемы

хрупкости, недостаточной износостойкости, высокой термической окисляемости и коррозионной стойкости боридного слоя, а также повысить экономическую эффективность борирования.

Степень разработанности темы:

Процессы химико-термической обработки в промышленных масштабах получили широкое распространение, начиная с первой трети XX в. Также к этому периоду относится практически взрывной рост количества исследований и числа публикаций, посвященных теме химико-термической обработки различными элементами, как металлами, так и неметаллами.

В разработку новых способов и развитие новых технологий борирования внесли вклад многие ученые: Hongxin Hu, Junwei Qiao, Zhiwei Peng, Dongya Zhang, Yonghua Duan, Ali Günen, ilyas Türkmen, Yusuf Kayali, Л.С. Ляхович, Л.Г. Ворошнин, М.Г. Крукович, Г.В. Земсков, Р. Л. Коган, М.В. Ситкевич, Г.В. Самсонов, Е.И. Бельский, Б.С. Кухарев, Я. Б. Чернов, А. И. Анфиногенов и др.

Интерес в исследованиях по развитию и внедрению диффузионных покрытий на основе бора в настоящее время смещается в сторону изучения способов получения многокомпонентных покрытий на основе бора и других элементов (Редкоземельные элементы, хром, титан, кремний, алюминий, ванадий, медь, никель и др.) а также исследования закономерностей формирования таких покрытий на различных материалах.

Получение диффузионных боридных покрытий на сталях, имеет целью повышение износостойкости, добавление редкоземельных элементов (RE) может не только стимулировать реакции генерации активированных атомов бора, увеличивать их концентрацию-на поверхности деталей, ускорять скорость реакции борирования и значительно повышать износостойкость и коррозионную стойкость боридного слоя. Хром, алюминий, кремний в виде покрытий -повышают коррозионную стойкость сталей в окислительных атмосферах, а также теплостойкость, диффузионное хромирование в значительной степени может повысить жаростойкость. Кроме того, производство многокомпонентных покрытий может решить проблемы низкой производительности однокомпонентных покрытий, например - низкой толщины борированного слоя и т.д. Так, покрытие из борида железа, легированное хромом, имеет меньшую хрупкость по сравнению с однокомпонентным борированием, а также более высокие показатели коррозионной,

износо- и теплостойкости. Редкоземельные элементы, включенные в состав боридного слоя обеспечивают еще более низкую по сравнению с борохромированным слоем хрупкость, а также получить повышенную толщину слоя и износостойкость.

Цель работы:

Установление влияния технологических параметров процесса совмещенного диффузионного насыщения поверхностей бором, хромом и церием горячештамповых сталей на структурно-фазовое состояние и стойкость к высокотемпературному износу.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработка насыщающего состава и технологии диффузионного насыщения горячештамповых сталей одновременно бором, хромом и церием.

2. Исследование влияния добавок церия в борирующую смесь на твердость и микроструктуру слоя на горячештамповых сталях, анализ кинетики диффузии и распределения церия в процессе борирования.

3. Установление влияния хрома при совместном диффузионном насыщении горячештамповых сталей бором, хромом и церием на твердость, микроструктуру и жаростойкость получаемых комплексных диффузионных слоев.

4. Определение твердости, микроструктуры и фазового состава насыщенного слоя стали Ш3 с использованием бора, хрома и церия, установление закономерностей структуры и состава композитного борированного покрытия.

5. Измерение геометрических и механических характеристик диффузионных покрытий с одновременным использованием бора, хрома и церия.

6. Исследование влияния скорости охлаждения на твердость, микроструктуру, фазовый состав, адгезию, шероховатость поверхности, износостойкость, жаростойкость комплексного боридного слоя на горячештамповых сталях с целью оптимизации механических и эксплуатационных характеристик горячештампового инструмента.

Научная новизна.

1. 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%.

2. Показано, что добавка церия в насыщающую смесь для борохромирования, стимулирует замещение атомов Fe в соединениях FeB и Fe2B, с образованием фаз CrB и Cr2B, что усиливает кристаллическую ориентацию B-B связей в боридном слое и повышает твердость и коррозионную стойкость упрочняющего слоя.

3. 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%.

4. Впервые установлено, что комплексное одновременное насыщение сталей для штампов горячего деформирования одновременно бором, хромом и церием с последующим двухступенчатым охлаждением с промежуточной выдержкой при 500 °С в течение 2 ч позволяет сформировать диффузионное покрытие, обладающее в 2-4 большей термостойкостью по сравнению с другими покрытиями на основе бора.

5. Методами электронной микроскопии показано, что при коррозии в растворах серной кислоты хром образует соединения, способствующие уплотнению корродировавшего слоя. Это приводит к образованию более плотной пассивирующей пленки на поверхности бор-хром-цериевого диффузионного покрытия, что снижает скорость коррозии в серной кислоте на 86%.

6. 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. При этом медленное охлаждение с печью способствует получению наилучшей стойкости слоя к кислотно-щелочному воздействию в условиях износа.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности формирования структурно-фазового состояния диффузионных покрытий, полученных комплексным насыщением сталей бором, хромом и церием, заключающиеся в том, что добавка церия не оказывает влияние на фазовый состав боридного слоя, а приводит к

снижению энергии активации процесса диффузии, интенсифицируя его.

2. Оптимальное содержание оксида церия Се02 в насыщающей смеси, равное 4 масс. %, которое позволяет значительно (на 85%) увеличить толщину диффузионного слоя.

3. Результаты экспериментальных исследований формирования работоспособных диффузионных слоев при одновременном диффузионном насыщении бором, хромом и церием, имеющих на горячештамповых сталях следующие показатели: толщину - 75 мкм, среднюю твердость - 1750 НУ, шероховатость Rа - 59±1 нм, адгезию слоя к основе - на уровне ЮЗ согласно стандарту VDI 3198.

4. Результаты сравнительных испытаний на износ в условиях сухого трения, демонстрирующие превосходство комплексных бор-хром-церированных диффузионных покрытий по сравнению с однокомпонентным борированием (на 77%), а также борохромированием (на 50%). Сравнительные испытания на жаростойкость при 800 °С - скорость окисления в этом случае была минимальна и составила на 71% меньше, чем у стали АК1 Н13, и соответственно на 41% и 33% меньше, чем у образцов с однокомпонентным борированием и борированием совместно с церием.

5. Результаты исследования четырех различных методов охлаждения образцов после диффузионного насыщения (охлаждение в воде, охлаждение с печью, охлаждение на спокойном воздухе, охлаждение с промежуточной выдержкой при 500 °С в течение 2 ч), показавшие, что при охлаждении в воде образуется твердость диффузионного покрытия имеет наивысшее значение (1724 НУ), однако приводит к образованию большого количества трещин, снижающих эксплуатационные характеристики покрытия. Наиболее благоприятно медленное охлаждение с промежуточной выдержкой - в этом случае твердость слоя на 8-12 % ниже (1517-1586 НУ), однако из-за отсутствия трещин, эксплуатационные характеристики покрытия в среднем на 15-20 % превышают эксплуатационные характеристики образцов, охлажденных в воде.

Значение полученных результатов для теории и практики.

1. Разработан новый метод формирования керамического боридного покрытия на поверхности горячештампового инструмента с использованием самозащитной пасты на основе редкоземельных элементов, хрома и бора.

2. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработано

техническое решение по упрочнению горячештамповой стали с использованием метода диффузионного одновременного насыщения бором, хромом и церием, что позволило увеличить износостойкость стали H13 в 5,5 раз, стойкость к разгарным трещинам в 3,4 раза, коррозионную стойкость к кислотно-щелочной коррозии в 7,2 раза.

3. Разработаны составы насыщающих сред для поверхностного упрочнения горячештамповых сталей, включающие бор карбид (B4C), калиевый фтороборат (KBF4), графит, бентонит, оксиды хрома и церия. При температуре 950 °С в течение 4 часов производилось насыщение бором с использованием 70% B4C + 5% KBF4 + 10% C +2% &2O3 +4 % CeO2+ 9 % бентонит. Достигнутая толщина диффузионного покрытия на стали Н13 составила 75 мкм, твердость диффузионного покрытия - 1750 HV.

Методология и методы исследования

Объектами исследований являлись используемые для производства горячештампового инструмента стали AISI Н13(4Х5МФ1С), AISI L6(5XHM), AISI Н12(4Х4ВМФС(ДИ22)).

Пробоподготовка, структурно-фазовые исследования и свойств материалов проводились с использованием оборудования центра коллективного пользования АлтГТУ и УТУ (Китай), а также лабораторно-исследовательской инфраструктуры инжинирингового центра «ХимБиоМаш». Основными методами структурных исследований являлись оптическая микроскопия (OLYMPUS-DSX-HRUF), растровая (TESCAN MIRA LMS и ZEISS Gemini300) электронная микроскопия. Фазовый состав материалов оценивали методами рентгеновской дифракции (Empyrean, Malvern). Характер распределения химических элементов в анализируемых материалах изучали с применением метода микрорентгеноспектрального анализа (EDS TESCAN MIRA LMS и ZEISS Gemini300) и электронно-зондового рентгеновского анализа (EPMA, JEOL JXA-iHP200F). Для оценки микротвердости исследуемых материалов использовали микротвердомер HV-1000. Поверхностная адгезия определяется в соответствии со стандартом VDI3198, проведя испытание при помощи твердомера Роквелла HR-150A. Шероховатость материала определялась при помощи атомно-силового микроскопа SPM-9700. В качестве испытательного оборудования для оценки трибологических свойств выступала машина трения UMT-3. Испытания на жаропрочность покрытий проводили в печи сопротивления X2-4-

17TP. Испытания материала на кислотную и щелочную коррозию проводили путем погружения в растворы H2SO4 и NaOH соответствующей концентрации. Коррозионная стойкость определялась путем расчета потери массы.

Степень достоверности и апробация результатов диссертационного исследования

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением комплекса современных методов исследований, использованием аналитического и испытательного оборудования мирового уровня.

Результаты работы были представлены и обсуждены на IX Международной Российско-Казахстанской научно-практической конференции «Химические технологии функциональных материалов» (НГТУ, КазНУ им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан, Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск, 2023), XIII Международной научно-практической конференции «Иностранный студент в профессионально-образовательном пространстве российского вуза» (г. Барнаул, 2021 г.), Международная конференция «Проблемы механики современных машин» (г. Улан-Удэ, 2020-2023 г.), XV Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России (БМР 2022)» (МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2022 г.), международной конференции «Пленки и покрытия-2021» (г. Санкт-Петербург, 2021 г.); международном молодежном форуме «Ломоносов-2020» (г. Москва, 2020 г.); международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы в машиностроении» (г. Новосибирск, 2020-2022 г.), the 6th World Conference on Mechanical Engineering and Intelligent Manufacturing (WCMEIM 2023) (г. Wuhan, China, 2023 г.), the 8th International Conference on Digital Manufacturing and Automation (ICDMA 2022) (г. Wuhan, China, 2022 г.).

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 26 работах, в том числе 6 статьях в журналах из Перечня ВАК, 10 статьях, индексируемых в наукометрических базах Web of Science и Scopus, из которых 7 статей в журналах Q1 (JCR).

Личный вклад автора состоит в постановке цели, задач, выборе экспериментальных и теоретических методов исследования, обработке, анализе и обобщении полученных результатов, формулировке выводов.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертация состоит из введения и шести глав, выводов по работе, общих выводов и списка использованных источников. Общий объем работы составляет 179 страниц машинописного текста, содержит 125 рисунков, 12 таблиц, список литературы из 176 наименований.

Благодарность

Автор выражает глубокую благодарность проф., д.т.н. Иванову С.Г. и доценту к.т.н. Гурьеву М.А. за ценные советы и рекомендации. Автор также выражает благодарность Zhao Qiao за поддержку.

Глава 1. Горячештамповые стали и методы повышения ресурса работы горячештампового инструмента

Горячештамповые стали являются основными материалами для производства широкой номенклатуры штампового инструмента и кузнечных молотов, качество которых напрямую влияет на производительность, стоимость и качество продукции предприятий машиностроения. С развитием экономической глобализации и реструктуризации отрасли стало ясно, что уровень развития кузнечно-штампового производства стал важным показателем уровня развития промышленности в стране. Штамповка является базовой отраслью производства, а уровень развития кузнечно-штампового производства стал ключевым показателем уровня развития производственной базы страны [1]. В последние годы, с быстрым развитием производства, возросла потребность в штампованных изделиях, а требования к производительности штампового инструмента и его ресурсу работы значительно возросли. Обычные виды отказов в горячей штамповке сталей и сплавов, представлены износом поверхности штампов и термическую усталость, обуславливающую появление разгарных трещин. Условия работы штампов горячего деформирования считаются тяжелыми, что связано с температурой их работы выше 600 °С, а также наличием высоких контактных и ударных нагрузок, и износом рабочих поверхностей. Кроме того, рабочие поверхности штампов горячего деформирования подвержены многократным циклам нагрева и охлаждения. При совместном действии механического напряжения, термического напряжения и высокотемпературной коррозии горячештамповые стали легко подвержены высокотемпературному износу, локальным разрушениям и отказам в результате термической усталости и образования разгарных трещин [2]. Для повышения ресурса горячештампового инструмента, исследователи во всем мире, опираясь на взаимосвязь между основными свойствами горячештамповых сталей и их отказами, используют повышения ресурса горячештампового инструмента различные методы, такие как коррекция химического состава материалов для горячих штампов, оптимизация технологий термической и поверхностной обработки.

1.1. Основные дефекты и требования к горячештамповым сталям

1.1.1. Дефекты штампов горячего деформирования

В процессе эксплуатации горячештамповых сталей, они периодически контактируют с материалом, нагретым до высоких температур (от 700 до 1300 °С), что ведет к постепенному изменению свойств материала, особенно его поверхностного слоя под действием циклических переменных напряжений, в конечном итоге приводя к выходу изделия из строя по следующим основным причинам [1-3]:

(1) Пластическая деформация

Пластическая деформация, или деформация под действием нагрузки, превышающей предел текучести, является следствием недостаточной прочности формовочного инструмента. Виды пластической деформации, возникающие в процессе использования горячештамповых сталей, включают, например, разрушение пуансона, увеличение углов выемок, затупление углов и появление выступов на пуансоне, а также увеличение диаметра и продольный изгиб. Так как рабочая поверхность штампов горячего деформирования контактирует с материалом, нагретым до высоких температур, это приводит к перегреву рабочей поверхности из-за чего внутренняя поверхность гравюры штампа может размягчаться и подвергаться сжатию или складыванию. Поэтому при недостаточной твердости штампов горячего деформирования в сочетании в высокими удельными на них нагрузками наблюдается смятие и разрушение поверхностей отверстий.

(2) Усталостный отказ (тепловые или разгарные трещины)

Тепловые трещины, также известные как разгарные трещины, являются наиболее распространенной формой отказа штампов горячего деформирования. Обычно трещины образуются в местах концентрации тепловых и механических напряжений на формовочной поверхности штампа, появление трещин меняет состояние распределения напряжений. С ростом числа циклов появляются небольшие разрывы на месте будущей трещины и постепенно формируются микротрещины, которые превращаются в трещину, трещины продолжают расширяться и в конечном итоге, соединяясь между собой, образуют сеть трещин, что приводит

к разрушению горячештампового инструмента. Повышение высокотемпературной прочности и пластичности горячештамповых сталей, снижение коэффициента их теплового расширения, повышение коэффициентов теплопроводности и температуропроводности способствуют повышению устойчивости к тепловой усталости. Увеличение деформации материала играет ключевую роль в замедлении образования и развития трещин в термических формовочных сталях.

(3) Разрушение

Обычно разрушение штампов горячего деформирования происходит из-за случайных механических или тепловых перегрузок, что приводит к катастрофическим трещинам. Физический механизм этого отказа заключается в зарождении и резком расширении хрупкой трещины при наличии значительных концентраторов напряжений в виде острых углов, резких переходов и т. п. и недостаточной пластичности формовочного инструмента.

(4) Эрозия и коррозия

Эрозия и коррозия являются важными факторами, ограничивающими использование формообразующих инструментов для литья цветных металлов под давлением, что значительно снижает ресурс. Эрозия включает в себя термическое расплавление и термическое истирание формообразующего инструмента - как литейной формы, так и пуансона. Это результат комбинированного действия механического и химического износа. Кроме того, противопригарное покрытие литейной формы также оказывает определенное коррозионное воздействие. При литье под давлением магниевых сплавов металл внутри формовочного канала обычно имеет высокую скорость потока, что приводит к механическому износу. Кроме того, магниевые сплавы обладают высокой химической активностью и сильной коррозионной агрессивностью к материалам литейных форм, изготавливаемых из горячештамповых сталей. Кроме того, легирующие элементы магниевого сплава, такие как А1 и Zn, усиливают этот эрозионный и коррозионный эффект, образуя хрупкие продукты коррозии на поверхности формовочного инструмента, становясь новым источником образования трещин. При проникновении расплава магния в трещину, стенки трещины подвергаются механическому действию, которое, в сочетании с тепловыми напряжениями, приводит к увеличению напряжений на кончике трещины, что ускоряет ее распространение. Повышение высокотемпературной

прочности и химической стабильности горячештамповых сталей способствует повышению их сопротивляемости. Поверхностные покрытия, в том числе диффузионные покрытия на основе бора, также могут эффективно улучшить способность горячештамповых сталей к сопротивлению эрозии и коррозии в расплавах магниевых и алюминиевых сплавов.

1.1.2. Классификация горячештамповых сталей

В зависимости от типа и содержания легирующих элементов, горячештамповые стали могут быть разделены на [1, 4]:

(1) Низколегированные горячештамповые стали: главным образом систем Сг-№-Мо, Сг-Мп-Мо, представленные сталями, такими как 5Сг№МоУ, 5Сг№Мо и т. д., где 5 - содержание углерода в 10-1 масс. %, а остальные легирующие элементы имеют содержание на уровне от 0,4 до 1 масс. %;

(2) Среднелегированные горячештамповые стали: главным образом Сг-содержащие стали, такие как сталь ЛШ Н13 (4Х5МФ1С), 4Cr5W2VSi, ЛШ Н12 (4Х4ВМФС(ДИ22)) и другие.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чжэн Цюань, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Current failure mechanisms and treatment methods of hot forging tools (dies)-a review / A. A. Emamverdian, Y. Sun, C. Cao, C. Pruncu, Y. Wang. - DOI https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105678 // Engineering Failure Analysis. - 2021. - Vol. 129. -105678. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350630721005392.

2. Widomski, P. Comprehensive review of methods for increasing the durability of hot forging tools / P. Widomski, Z. Gronostajski // Procedia Manufacturing. - 2020. - Vol. 47. - P. 349-355.

3. Ghalehbandi, S. Predicting damage and failure under thermomechanical fatigue in hot forging tools / S. Ghalehbandi, F. Biglari. - DOI https://doi.org/10.1016yj.engfailanal.2020.104545 // Engineering Failure Analysis. - 2020. - Vol. 113. - 104545. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350630718308781.

4. A review of the degradation mechanisms of the hot forging tools / Z. Gronostajski, M. Kaszuba, M. Hawryluk, M. Zwierzchowski // Archives of Civil and Mechanical Engineering. - 2014. -Vol. 14. - P. 528-539.

5. A short review on selective laser melting of H13 steel / J. Wang, S. Liu, Y. Fang, Z. He // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2020. - Vol. 108. - P. 2453-2466.

6. Effect of rare earth on primary carbides in H13 die steel and their addition method: a review / J.-f. Wang, L.-z. Wang, C.-y. Chen, X. Wang, F. Zhao // Journal of Iron and Steel Research International. - 2024. - Vol. 311. - P. 531-551.

7. Precipitation behavior of large primary carbides in cast H13 steel / Y. Huang, G. Cheng, S. Li, W. Dai // Steel Research International. - 2019. - Vol. 90, Is. 5. - 1900035. - URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/srin.201900035.

8. Precipitation behavior of carbides in H13 hot work die steel and its strengthening during tempering / A. Ning, W. Mao, X. Chen, H. Guo, J. Guo. - DOI https://doi.org/10.3390/met7030070 // Metals. - 2017. - Vol. 7, Is. 3. - URL: https://www.mdpi.com/2075-4701/7Z3/70.

9. Chemical composition and structural identification of primary carbides in as-cast H13 steel / M.-t. Mao, H.-j Guo., F. Wang, X.-l. Sun // International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials. - 2019. - Vol. 26. - P. 839-848.

10. Shinde, T. Influence of tertiary carbides on improving fatigue limit of H13 die steels / T. Shinde, N. Dhokey // Metallography, Microstructure, and Analysis. - 2017. - Vol. 6. - P. 398-406.

11. Nazari, K. Effect of micro alloying elements on the interfacial reactions between molten aluminum alloy and tool steel / K. Nazari, S. Shabestari // Journal of Alloys and Compounds. - 2009. -Vol. 478, Is. 1/2. - P. 523-530.

12. Gu, J. Effect of Precipitation on Hardening and Toughening of Nitrogen-Alloyed H13 Steel / J. Gu, J. Li, J. Huo. - DOI https://doi.org/10.1002/srin.201700031 // Steel Research International.

- 2017. - Vol. 88, Is. 11. - 1700031. - URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/srin.201700031.

13. Microstructure and tempering softening mechanism of modified H13 steel with the addition of Tungsten, Molybdenum, and lowering of Chromium / H. Ding, T. Liu, J. Wei, L. Chen, F. Cao, B. Zhang, R. Luo, X. Cheng. - DOI https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.111317 // Materials & Design. -2022. - Vol. 224. - 111317. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S026412752200939X.

14. Medvedeva, A. High-temperature properties and microstructural stability of hot-work tool steels / A. Medvedeva, J. Bergstrom, S. Gunnarsson, J. Andersson // Materials Science and Engineering: A. - 2009. - Vol. 523. - P. 39-46.

15. The failure mechanisms of hot forging dies / Z. Gronostajski, M. Kaszuba, S. Polak, M. Zwierzchowski, A. Niechajowicz, M. Hawryluk // Materials Science and Engineering: A. - 2016. - Vol. 657. - P. 147-160.

16. Thermal spray high-entropy alloy coatings: a review / A. Meghwal, A. Anupam, B. Murty, C. C. Berndt, R. S. Kottada, A. S. M. Ang // Journal of Thermal Spray Technology. - 2020. - Vol. 29. -P. 857-893.

17. Kumar, S. Influence of processing conditions on the properties of thermal sprayed coating: a review / S. Kumar, R. Kumar // Surface Engineering. - 2021. - Vol. 37. - P. 1339-1372.

18. Wei, Z. Effects of temperature on wear properties and mechanisms of HVOF sprayed CoCrAlYTa-10% Al2O3 coatings and H13 steel / Z. Wei, Y. Wu, S. Hong, W. Yang, W. Shi. - DOI https://doi.org/10.3390/met9111224 // Metals. - 2019. - Vol. 9, Is. 11. - 1224. - URL: https://www.mdpi.com/2075 -4701/9/11/1224.

19. Chhabra, P. High temperature tribological performance of atmospheric plasma sprayed Cr3C2-NiCr coating on H13 tool steel / P. Chhabra, M. Kaur, S. Singh // Materials Today: Proceedings.

- 2020. -Vol. 33, Part 3. - P. 1518-1530.

20. Tribological behavior of laser thermal sprayed Cr3C2-NiCr+ 10% Ni/MoS2 composite coating on H13 hot work mould steel / W. Hanyun, Y. Yinmiao, L. Haoqi, Y. Jie, K. Dejun. - DOI

10.1088/2053-1591/ab5ec6 // Materials Research Express. - 2020. - Vol. 7. - 016599. - URL:

https://www.researchgate.net/publication/337752816_Tribological_behavior_of_laser_thermal_spraye

d_Cr3C2-NiCr10NiMoS2_composite_coating_on_H13_hot_work_mould_steel.

21. Hazzan, K. E. Laser processing of hard and ultra-hard materials for micro-machining and surface engineering applications / K. E. Hazzan, M. Pacella, T. L. See. - DOI https://doi.org/10.3390/mi12080895 // Micromachines. - 2021. - Vol. 12, no. 8. - 895. - URL: https://www.mdpi.com/2072-666X/12/8/895.

22. Mao, B. Laser surface texturing and related techniques for enhancing tribological performance of engineering materials: A review / B. Mao, A. Siddaiah, Y. Liao, P. L. Menezes // Journal of Manufacturing Processes. - 2020. - Vol. 53. - P. 153-173.

23. Crack growth behavior at thermal fatigue of H13 tool steel processed by laser surface melting / Z.-x. Jia, Y.-w. Liu, J.-q. Li, L.-J. Liu, H.-l. Li // International Journal of Fatigue. - 2015. - Vol. 78. - P. 61-71.

24. Nghia, T. V. Microstructure and properties of Cu/TiB2 wear resistance composite coating on H13 steel prepared by in-situ laser cladding / T. V. Nghia, S. Yang, T. A. Phung // Optics & Laser Technology. - 2018. - Vol. 108. - P. 480-486.

25. The effect of laser energy density on the microstructure, residual stress and phase composition of H13 steel treated by laser surface melting / J. Zhang, M. Yu, Z. Li, Y. Liu, Q. Zhang, R. Jiang, S. Sun. - DOI https://doi.org/10.1016/jjallcom.2020.158168 // Journal of Alloys and Compounds.

- 2021. - Vol. 856. - 158168. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092583882034531X.

26. Tempering effects on the microstructure and properties of submerged arc surfacing layers of H13 steel / X. Wang, J. Wang, Z. Gao, D.-H. Xia, W. Hu // Journal of Materials Processing Technology.

- 2019. - Vol. 269. - P. 26-34.

27. Microstructure and properties of surfacing layers of dies manufactured by bimetal-gradient-layer surfacing technology before and after service / F. Gao, J. Zhou, J. Zhou, L. Shen, J. Zhang, Y. Tao, M. Li // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2017. - Vol. 88. - P. 12891297.

28. Артингер, И. Инструментальные стали и их термическая обработка / И. Артингер ; пер. с венг. В. П. Романова, Б. В. Климова ; под ред. Л. С. Кремнева. - Москва : Металлургия, 1982. - 312 с.

29. Резинкина, Г. К вопросу о термической обработке штампов и пресс-форм из хромисто-ванадиевых сталей / Г. Резинкина, Э. Гордеева, В. Собокарь // Инновационная наука. -2015. - № 10-1. - С. 59-61.

30. Carburizing of steels / B. Edenhofer, D. Joritz, M. Rink, K. Voges // Thermochemical surface engineering of steels / ed.: E. J. Mittemeijer, M. A. J. Somers. - [S. l.] : Elsevier, 2015. - P. 485553.

31. Yaghmazadeh, M. Surface hardening of AISI H13 steel using pulsed plasma electrolytic carburizing (PPEC) / M. Yaghmazadeh, C. Dehghanian // Plasma Processes and Polymers. - 2009. - Vol. 6, Is. S1. - P. 168-172.

32. Enhancement of Wear Resistance in AISI H13 Tool Steel by Liquid Carburizing / S. Divagar, M. Sudhahar, T. Kannan, P. Vijayakumar, R. Tamizhselvan // Innovative Food Science & Emerging Technologies. - 2020. - Vol. 7, no. 3. - P. 156-160.

33. Combat molten aluminum corrosion of AISI H13 steel by low-temperature liquid nitrocarburizing / G. Chen, J. Wang, H. Fan, D. Wang, X. Li, H. Dong // Journal of Alloys and Compounds. - 2019. - Vol. 776. - P. 702-711.

34. Цейгер, Е. Н. Режимы азотирования с окислением штамповых сталей / Е. Н. Цейгер, И. Е. Хаютина, Е. И. Понкратин // Металлургия : респ. межвед. сб. науч. тр. / редкол.: Л. С. Ляхович [и др.]. - Минск : Вышэйшая школа, 1988. - Вып. 22. - С. 69-71.

35. Дроздов И. Термообработка и стойкость штамповых сталей : метод. указ. / И. Дроздов. - Самара : СГАУ, 2002. - 68 с.

36. Effect of nitrided-layer microstructure control on wear behavior of AISI H13 hot work die steel / B. Wang, X. Zhao, W. Li, M. Qin, J. Gu // Applied Surface Science. - 2018. - Vol. 431. - P. 3943.

37. Мадаминов, Б. М. Борирование и цементация сталей 20, 40х и 45 С этим увеличить поверхностной твердости и износостойкости / Б. М. Мадаминов, Х. М. Умаралиев // Central Asian Journal of Theoretical and Applied Science. - 2022. - Vol. 3, Is. 11. - P. 194-200.

38. Yan, M. Study on absorption and transport of carbon in steel during gas carburizing with rare-earth addition / M. Yan // Materials Chemistry and Physics. - 2001. - Vol. 70. - P. 242-244.

39. Oliveira, C. K. N. Micro-abrasive wear test of niobium carbide layers produced on AISI H13 and M2 steels / C. K. N. Oliveira, R. M. Riofano, L. C. Casteletti // Surface and Coatings Technology. - 2006. - Vol. 200. - P. 5140-5144.

40. Microstructural characterization, boriding kinetics and tribo-wear behavior of borided Fe-based A286 superalloy / A. Gunen, M. Keddam, S. Alkan, A. Erdogan, M. £etin. - DOI https://doi.org/10.1016/j.matchar.2022.111778 // Materials Characterization. - 2022. - Vol. 186. -111778. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044580322000602.

41. Preparation of cemented carbide diamond films by gaseous boronizing pretreatment combines with self-assembly seeding process / Li L., Wei Q., Ma L., Luo Y, Zhou K., Yi M., Deng B., Chen Y - DOI https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2019.105173 // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2020. - Vol. 87. - 105173. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263436819309096.

42. Compound Boronizing and Its Kinetics Analysis for H13 Steel with Rare Earth CeO2 and &2O3 / S. Mei, Y. Zhang, Q. Zheng, Y Fan, B. Lygdenov, A. Guryev. - DOI 10.3390/app12073636 // Applied Sciences. - 2022. - Vol. 12. - 3636. - URL: https://www.researchgate.net/publication/359713279_Compound_ Boronizing_and_Its_Kinetics_Analysis_for_H13_Steel_with_Rare_Earth_CeO2_and_Cr2O3.

43. Turkmen, i. Effect of Alternative Boronizing Mixtures on Boride Layer and Tribological Behaviour of Boronized SAE 1020 Steel / i. Turkmen, E. Yalama9 // Metals and Materials International.

- 2022. - Vol. 28. - P. 1114-1128.

44. Enhanced boronizing kinetics and high temperature wear resistance of H13 steel with boriding treatment assisted by air blast shot peening / H. Yang, X. Wu, G. Cao, Z. Yang // Surface and Coatings Technology. - 2016. - Vol. 307, Part A. - P. 506-516.

45. Erdogan A. Investigation of high temperature dry sliding behavior of borided H13 hot work tool steel with nanoboron powder / A. Erdogan // Surface and Coatings Technology. - 2019. - Vol. 357.

- P. 886-895.

46. Дашкевич, В. Г. Тенденции развития технологий термодиффузионного борирования / В. Г. Дашкевич, М. А. Судников // Металлургия : респ. межвед. сб. науч. тр. / редкол.: И. А. Иванов [и др.]. - Минск : БНТУ, 2018. - Вып. 39. - С. 160-167.

47. Влияние параметров борохромирования на структуру стали и физико-механические свойства диффузионного слоя / А. Гурьев, С. Иванов, Б. Лыгденов, О. Власова, Е. Кошелева, М. Гурьев, И. Гармаева // Ползуновский вестник. - 2007. - № 3. - С. 28-34.

48. Анализ влияния природы легирующих элементов в высоколегированных сталях на процессы комплексного многокомпонентного диффузионного борирования / М. Гурьев, А. Гурьев, А. Иванов, С. Иванов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований.

- 2010. - № 5. - С. 155-157.

49. Крукович, М. Г. Совершенствование терминологии процесса борирования / М. Г. Крукович // Высшая школа: научные исследования : сб. науч. ст. по итогам работы Межвуз. науч. конгресса. - Москва, 2020. - С. 187-193.

50. Effect of TIG remelting on microstructure, corrosion and wear resistance of coating on surface of 4Cr5MoSiV1 (AISI H13) / L. Zhu, Y. Cui, J. Cao, R. Tian, Y. Cai, C. Xu, J. Han, Y. Tian. -DOI https://doi.org/10.10167j.surfcoat.2020.126547 // Surface and Coatings Technology. - 2021. - Vol. 405. - 126547. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0257897220312172.

51. Крукович, М. Механизм формирования диффузионных слоев / М. Крукович // Новые материалы и технологии в машиностроении. - 2012. - № 15. - С. 69-76.

52. Ладьянов, B. Температурные и концентрации-онные зависимости вязкости расплавов системы Fe-B / B. Ладьянов, А. Бельтюков, А. Шишмарин // Расплавы. - 2005. - № 4. - С. 34-40.

53. Tribological, oxidation and corrosion properties of ceramic coating on AISI H13 steel by rare earth-Cr composite boronizing / Zheng Q., Mei S., Xiao Z., Hu Z., Chen Z., Xu Q., Guryev A., Lygdenov B. // Ceramics International. - 2024. - Vol. 50, Is. 6. - P. 8760-8776.

54. Особенности формирования структуры диффузионного слоя на литой стали при химико-термической обработке / А. Гурьев, Б. Лыгденов, Д. Махаров, В. Мосоров, Е. Черных, О. Гурьева, С. Иванов // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2005. - № 2. - С. 39-41.

55. Лыгденов, Б. Д. Интенсификация процессов формирования структуры диффузионного слоя при химико-термической обработке сталей : специальность 05.02.01 : дис. ... д-ра техн. наук / Лыгденов Бурьял Дондокович ; Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова. - Барнаул, 2009. - 355 с.

56. Механизм формирования диффузионного слоя при борировании износостойкого чугуна ЧХ28 / В. И. Мосоров, У Л. Мишигдоржийн, Б. Д. Лыгденов, О. Галаа, Ж. Баяраа // Ползуновский вестник. - 2020. - № 4. - С. 131-135.

57. Термодинамическое моделирование реакций в насыщающей среде при диффузионном борировании сталей / С. Г. Иванов, А. М. Гурьев, Е. В. Черных, М. А. Гурьев, Т. Г. Иванова, И. А. Гармаева, В. В. Зобнев, В. Гонг // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2014. -Т. 11, № 1. - С. 13-16.

58. Особенности формирования диффузионного слоя и механизм диффузии при борировании сталей / А. М. Гурьев, С. Г. Иванов, М. А. Гурьев, М. Шунчи, Б. Д. Лыгденов //

Ультрамелкозернистые и наноструктурные материалы : сб. тр. Открытой школы-конференции стран СНГ 05-09 окт. 2020 г., г. Уфа / отв. ред. А. А. Назаров. - Уфа : БашГУ, 2020. - С. 66-68.

59. Помельникова, А. Особенности структурных превращений, происходящих при образовании кристаллической структуры боридов в сталях / А. Помельникова, М. Шипко, М. Степович // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2011. -№ 3. - С. 99-106.

60. Гурьев, А. Влияние циклического теплового воздействия на формирование структуры и фазового состава диффузионных боридных слоев инструментальных сталей / А. Гурьев, А. Грешилов // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2009. -Т. 6, № 3. - С. 70-84.

61. Исследование фазового состава и дефектного состояния градиентных структур борированных сталей 20Л, 45, 55 и 5ХНВ / Б. Д. Лыгденов, И. А. Гармаева, Н. А. Попова, Э. В. Козлов, А. М. Гурьев, С. Г. Иванов // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2012. - Т. 9, № 4-2. - С. 681-689.

62. Зайцев, А. Термодинамические свойства расплава и фазовые равновесия в системе железо-бор. Превращение жидких сплавов Fe-B в аморфное состояние / А. Зайцев, Н. Зайцева // Журнал физической химии. - 2002. - Т. 76, № 1. - С. 33-44.

63. Физические основы термоциклического борирования сталей : монография / А. М. Гурьев, Э. В. Козлов, Л. Н. Игнатенко, Н. А. Попова. - Барнаул : Системы управления, 2000. - 216 с. - ISBN 5-7568-0216-9.

64. Исследование тонкой структуры боридного слоя методами оптической микроскопии высокого разрешения / А. Гурьев, С. Земляков, М. Гурьев, Е. Кошелева, С. Иванов // Ползуновский альманах. - 2020. - № 3. - С. 3-9.

65. Кайдаш, Н. Структура и свойства боридосилицидных покрытий на железе и стали / Н. Кайдаш, Л. Четверикова // Вестник Черкасского национального университета. Серия: Физико-математические науки. - 2007. - № 114. - С. 89-115.

66. Мишустин, Н. М. Состав, структура и свойства износостойких покрытий, полученных на сталях 65Г и 50ХГА при скоростном ТВЧ-борировании / Н. М. Мишустин, В. В. Иванайский, А. В. Ишков // Известия Томского политехнического университета. - 2012. - Т. 320, № 2. - С. 68-72.

67. Повышение работоспособности специальных деталей из доэвтектоидных сталей диффузионным борированием. Вопросы технологии; структура, фазовый состав сталей после

борирования / В. Н. Гадалов, А. Е. Гвоздев, Н. Е. Стариков, Д. Н. Романенко, Е. А. Филатов, И. А. Макарова, Е. А. Ельников // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2017. - № 11-2. - С. 124-140.

68. Патент № 2210617 Российская Федерация, МПК C23C 8/70 (2000.01), C23C 8/80 (2000.01). Способ комбинированного борирования углеродистой стали : № 2001132103/02 : заявл. 29.11.2001 : опубл. 20.08.2003 / Сизов И., Смирнягина Н., Семенов А., Прусаков Б., Новакова А., Коробков Н., Целовальников Б. ; заявитель Вост.-Сиб. гос. технолог ун-т, Бурят. науч. центр СО РАН. - 6 с.

69. Шилякин, Л. В. Метод модификации жидкостным борированием стальных изделий с целью повышения их эксплуатационных свойств / Л. В. Шилякин, Д. Н. Веропаха, Н. В. Веропаха // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2014. - № 1 (176). - С. 48-51.

70. A review on optical applications, prospects, and challenges of rare-earth oxides / M. K. Hossain, S. Hossain, M. H. Ahmed, M. I. Khan, N. Haque, G. A. Raihan // ACS Applied Electronic Materials. - 2021. - Vol. 3. - P. 3715-3746.

71. Basic properties of rare earth oxides / S. Sato, R. Takahashi, M. Kobune, H. Gotoh // Applied Catalysis A: General. - 2009. - Vol. 356. - P. 57-63.

72. Imanaka, N. Physical and chemical properties of rare earth oxides / N. Imanaka // Binary Rare Earth Oxides / ed.: G. Adachi, N. Imanaka, Z. C. Kang. - [S. l.] : Springer, 2004. - P. 111-133.

73. Boronizing mechanism of cemented carbides and their wear resistance / G. Lin, Z. Zhang, Z. Qiu, X. Luo, J. Wang, F. Zhao // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. -2013. - Vol. 41. - P. 351-355.

74. Влияние редкоземельного CeCb на микроструктуру и адгезию боридного слоя для стали AISIH13 / Ц. Чжэн, Ш. Мэй, С. Чжи, Я. Цзинюй, Х. Цзэкуй, А. М Гурьев., С. Г. Иванов, М. А. Гурьев // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2023. - Т. 20, № 4. - С. 551-557.

75. Ouyang, D. Growth kinetics of the FeB/Fe2B boride layer on the surface of 4Cr5MoSiV1 steel: experiments and modelling / Delai Ouyang, Xia Cui, Shiqiang Lu // Journal of Materials Research and Technology. - 2021. - Vol. 11. - P. 1272-1280.

76. Microstructure, mechanical properties and toughening mechanism of directional Fe2B crystal in Fe-B alloy with trace Cr addition / Y. Jian, Z. Huang, X. Liu, J. Sun, J. Xing // Journal of Materials Science & Technology. - 2020. - Vol. 57. - P. 172-179.

77. Yuan, X. Study on Cr-Rare earth-Boronizing of the steel 45 at low temperature / X. Yuan, B. Xu, Y. Caib // Physics Procedia. - 2013. - Vol. 50. - P. 82-87.

78. Examination of pitting and wear in borided, carburized, and borocarburized AISI 8620 Gears / H. Duzcukoglu, A. Calik, H. imrek, M. S. Karaka§ // Tribology Transactions. - 2010. - Vol. 53.

- P. 485-490.

79. Mathew, M. Optimization of process parameters of boro-carburized low carbon steel for tensile strength by Taquchi method with grey relational analysis / M. Mathew, P. Rajendrakumar // Materials & Design. - 2011. - Vol. 32. - P. 3637-3644.

80. Kulka, M. The influence of carbon content in the borided Fe-alloys on the microstructure of iron borides / M Kulka., A. Pertek, L. Klimek // Materials Characterization. - 2006. - Vol. 56. - P. 232-240.

81. Pertek, A. Two-step treatment carburizing followed by bonding on medium-carbon steel / A. Pertek, M. Kulka // Surface and Coatings Technology. - 2003. - Vol. 173. - P. 309-314.

82. Pertek, A. Characterization of complex (B+ C) diffusion layers formed on chromium and nickelbased low-carbon steel / A. Pertek, M. Kulka // Applied Surface Science. - 2002. - Vol. 202. - P. 252-260.

83. Kusmanov, S. Anodic electrolytic-plasma borocarburizing of low-carbon steel / S. Kusmanov, I. Tambovskii, A. Naumov, I. D'yakov, I. Kusmanova, P. Belkin // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. - 2017. - Vol. 53. - P. 488-494.

84. Boroaluminide coatings on ferritic-martensitic steel deposited by low-temperature pack cementation / S. Tsipas, H. Omar, F. Perez, D. Tsipas // Surface and Coatings Technology. - 2008. - Vol. 202. - P. 3263-3271.

85. Influence of multi-layered thermal diffusion coatings on high-temperature sulfidation resistance of steels / E. Medvedovski, G. L. Mendoza, E. Rzad, M. Solecka, T. P. Dudziak. - DOI https://doi.org/10.1016Zj.surfcoat.2020.126430 // Surface and Coatings Technology. - 2020. - Vol. 403.

- 126430. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0257897220310999.

86. Ekmek^ler, E. Hard boride coating on iron aluminide (FeAl) / E. Ekmek^ler, A. Polat, M. Usta // Surface and Coatings Technology. - 2008. - Vol. 202. - P. 6011-6015.

87. Maragoudakis, N. Boron-aluminide coatings applied by pack cementation method on low-alloy steels / N. Maragoudakis, G. Stergioudis, H. Omar, H. Paulidou, D. Tsipas // Materials Letters. -2002. - Vol. 53. - P. 406-410.

88. Performance enhancement by novel plasma boron-nitriding for 42CrMo4 steel / Ma H., Wei K., Zhao X., Liu X., Hu J. - DOI https://doi.org/10.1016/j.matlet.2021.130709 // Materials Letters. - 2021.

89. Laser surface modification of boronickelized medium carbon steel / A. Bartkowska, A. Pertek, M. Kulka, L. Klimek // Optics & Laser Technology. - 2015. - Vol. 74. - P. 145-157.

90. Bartkowska, A. Laser production of B-Ni complex layers / A. Bartkowska, A. Pertek // Surface and Coatings Technology. - 2014. - Vol. 248. - P. 23-29.

91. Torun, O. Boriding of diffusion bonded joints of pure nickel to commercially pure titanium / O. Torun, I. Çelikyurek // Materials & Design. - 2009. - Vol. 30, Is. 5. - P. 1830-1834.

92. Ultra-fast boriding of nickel aluminide / O. Kahvecioglu, V. Sista, O. Eryilmaz, A. Erdemir, S. Timur // Thin Solid Films. - 2011. - Vol. 520, Is. 5. - P. 1575-1581.

93. Liu, D. Characterization and growth kinetics of boride layers on Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al alloy by pack boriding with CeO2 / D. Liu, Y. Duan, W. Bao, M. Peng. - DOI https://doi.org/10.1016/j.matchar.2020.110362 // Materials Characterization. - 2020. - Vol. 164. -110362. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044580320308925.

94. Влияние диффузионного покрытия бор-хром-лантан на жаростойкость и износостойкость стали 4Х5МФ1С / Ц. Чжэн, М. А. Гурьев, С. Г. Иванов, Ш. Мэй, А. М. Гурьев // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. - 2024. - № 3 (49). - С. 22-29.

95. Исследование влияния борирования с редкоземельными элементами на свойства штамповой стали H13 / Ц. Чжэн, Ш. Мэй, С. Чжи, А. М. Гурьев, Ф. Юй, Б. Д. Лыгденов, М. А. Гурьев // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2022. - Т. 19, № 3. - С. 384-393.

96. Corrosion and wear properties of TB2 titanium alloy borided by pack boriding with La2O3 / D.-y. Qu, L. Dan, X.-y. Wang, Y.-h. Duan, M.-j. Peng // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. - 2022. - Vol. 32, Is. 3. - P. 868-881.

97. Effects of La2O3 on electrolytic boronising of titanium / Y-G. Huang, J.-R. Chen, X.-H. Zhang, H.-Q. Wang, Z. Fang, Q.-Y. Li // Surface Engineering. - 2015. - Vol. 31, Is. 8. - P. 570-574.

98. Effect of rare earth (RE) on pack boronising process of titanium alloy / H. Wang, W. Lu, J. Xu, Y. Zhu, Q. Huang, L. Zhang, D. Zuo // Surface Engineering. - 2014. - Vol. 30, Is. 2. - P. 123-128.

99. Microstructure and tribological properties of REs borided TC21 alloy / Y. Zhu, W. Lu, D. Zuo, W. Feng, Y. He // Surface Engineering. - 2014. - Vol. 30, Is. 8. - P. 612-618.

100. Characteristics of surface layers on Ti6Al4V alloy borided with CeO2 near the transition temperature / M. J. Peng, Y. H. Duan, L. S. Ma, B. P. Shu // Journal of Alloys and Compounds. - 2018. - Vol. 769. - P. 1-9.

101. The effect of temperature and time on microstructure and friction performance of RE-borosulphurizing composite coatings / D. Wang, H. Tian, Zhang X., Pang D. // Surface and Coatings Technology. - 2018. - Vol. 344. -P. 722-728.

102. Исследование влияния термодиффузионного борохромирования на структуру и свойства сталей AISI H12 и ASTM L6 / Ц. Чжэн, М. А. Гурьев, Ш. Мэй, А. М. Гурьев, Е. В. Черных // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2024. - T. 21, № 2. - С. 212-219.

103. Effect of RE on accelerating the kinetics of boride layer growth on titanium alloy / Zhu s.Y., Yin x.Y., Wu J., Liu f., Lu W., Zuo D., Xiao H., Cao D., Ko T. J. - DOI https://doi.org/10.1016/jjallcom.2020.156091 // Journal of Alloys and Compounds. - 2020. - Vol. 844.

- 156091. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838820324555.

104. Production and Tribological Investigation of Cr Borides by Bonding of Powder Metallurgy Pure Chromium Surface / Kaner S., Kaplan Y., Pamuk O., Aksoz S. // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2023. - Vol. 32. - P. 1017-1024.

105. Влияние содержания углерода в стали на параметры диффузии бора и толщину диффузионного покрытия при борировании / М. А. Гурьев, С. Г. Иванов, Ц. Чжэн, Ш. Мэй, А. М. Гурьев // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. - 2024. - № 3 (49). - С. 30-36.

106. Vidakis, N. The VDI 3198 indentation test evaluation of a reliable qualitative control for layered compounds / Vidakis N., Antoniadis A., Bilalis N. // Journal of Materials Processing Technology.

- 2003. - Vol. 143/144. - P. 481-485.

107. Effect of boronizing on the oxidation of niobium / Dokumaci E., Ozkan I., Ozyigit M., Onay B. // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2013. - Vol. 41. - P. 276-281.

108. Suwattananont, N. Oxidation kinetics of boronized low carbon steel AISI 1018 / Suwattananont N., Petrova R. S. // Oxidation of Metals. - 2008. - Vol. 70. - P. 307-315.

109. Research on the technology of paste boronizing for H13 die steel / Y. Zhang, Q. Zheng, B. Lygdenov, A. Guryev, S. Mei // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2019. -Vol. 674. - 012007. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/684/1/012007.

110. Complex saturation of titanium alloys with boron, chromium and titanium / A. M. Guryev, M. A. Guryev, S. G. Ivanov, Z. Quan, S. Mei // Solid State Phenomena - 2019. - Vol. 298. - 32-37. -URL: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.298.32.

111. Influence of chemical composition of strengthened steel on structure and formation mechanism of boronized layer / S. G. Ivanov, A. M. Guryev, M. A. Guryev, Q. Zheng, B. D. Lygdenov, S. Mei // Grand Altai Research & Education. - 2021. - № 1 (14). - C. 135-137.

112. Improving the technology of chemical-thermal treatment of tool steels / B. D. Lygdenov, A. M. Guryev, O. A. Vlasova, Q. Zheng, S. Mei // Grand Altai Research & Education. - 2022. - № 1 (17). - C. 79-82.

113. Wang, C. The Mechanism and Factors for Forming Porosity in Boronizing Case / Wang C., Ni Z.-Y. // Heat Treatment of Metals (China). - 1989. - Vol. 03. - P. 21-28.

114. FeB/Fe2B phase transformation during SPS pack-boriding: Boride layer growth kinetics / Yu L., Chen X., Khor K. A., Sundararajan G. // Acta Materialia. - 2005. - Vol. 53, Is. 8. - P. 2361-2368.

115. Pack boronizing of AISI H11 tool steel: Role of surface mechanical attrition treatment / T. Balusamy, T. S. Narayanan, K. Ravichandran, I. S. Park, M. H. Lee // Vacuum. - 2013. - Vol. 97. - P. 36-43.

116. Medvedovski, E. Formation of Corrosion-Resistant Thermal Diffusion Boride Coatings / E. Medvedovski // Advanced Engineering Materials. - 2016. - Vol. 18, Is. 1. - P. 11-33.

117. Investigation of surface modifications for combating the molten aluminum corrosion of AISI H13 steel / Chen G., Xue L., Wang J., Tang Z., Li X., Dong H. - DOI https://doi.org/10.1016Zj.corsci.2020.108836 // Corrosion Science. - 2020. - Vol. 174. - 108836. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X19324965.

118. Sezgin, C. T. The effects of boriding process on tribological properties and corrosive behavior of a novel high manganese steel / C. T. Sezgin, F. Hayat. - DOI https://doi.org/10.1016/jjmatprotec.2021.117421 // Journal of Materials Processing Technology. - 2022.

- Vol. 300. - 117421. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013621003812.

119. Effect of the amount of SiC particles on the microstructure, mechanical and wear properties of FeMnCoCr high entropy alloy composites / Gu Y., Yi M., Chen Y., Tu J., Zhou Z., Luo J. - DOI https://doi.org/10.1016/j.matchar.2022.112300 // Materials Characterization. - 2022. - Vol. 193. -112300. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044580322005824.

120. Microstructure and tribological properties of titanium matrix composites reinforced with in situ synthesized TiC particles / Pan Y., Li W., Lu X., Hayat M. D., Yin L., Song W., Qu X., Cao P. - DOI https://doi.org/10.1016/j.matchar.2020.110633 // Materials Characterization. - 2020. - Vol. 170. -110633. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044580320321045.

- 1953. - Vol. 24, Is. 8. - P. 981-988.

122. Enhanced boronizing kinetics of alloy steel assisted by surface mechanical attrition treatment / H. Yang, X. Wu, Z. Yang, S. Pu, H. Wang // Journal of Alloys and Compounds. - 2014. - Vol. 590. - P. 388-395.

123. Wagner C. Theoretical analysis of the diffusion processes determining the oxidation rate of alloys / C. Wagner // Journal of the Electrochemical Society. - 1952. - Vol. 99, Is. 10. - P. 369-380.

124. Chen, R. Review of the high-temperature oxidation of iron and carbon steels in air or oxygen / R. Chen, W. Yeun // Oxidation of Metals. - 2003. - Vol. 59. - P. 433-468.

125. Microstructure and high-temperature oxidation behaviors of surface layer on TA2 pure titanium by boriding and aluminizing two-steps method / Lu Y., Qu D., Duan Y., Peng M. // Ceramics International. - 2022. - Vol. 48, Is. 4. - P. 5646-5654.

126. Gecu, R. Combined effects of cryogenic treatment and tempering on microstructural and tribological features of AISI H13 steel / R. Gecu. - DOI https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2022.126802 // Materials Chemistry and Physics. - 2022. - Vol. 292. - 126802. - URL: ttps ://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S0254058422011087.

127. Морфология и изменение распределения карбидной фазы при термической обработке стали ШХ15 / А. М. Гурьев, С. Г. Иванов, С. А. Земляков, М. А. Гурьев, Е В. Черных, Ц. Чжэн // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2020. - T. 17, № 4. -С. 515-520.

128. Некоторые аспекты формирования диффузионного слоя при комплексном борировании инструментальной стали / Б. Д. Лыгденов, А. М. Гурьев, Ц. Чжэн, Ж. В. Самаев, Е. А. Кошелева // Ползуновский альманах. - 2021. - № 3. - С. 67-71.

129. Multi-component diffusion hardening technology on the surface of mechanical parts and tools based on boron carbide mixture / Q. Zheng, M. A. Guryev, A. M. Guryev, B. D. Lygdenov, S. Mei // Grand Altai Research & Education. - 2021. - № 1 (14). - С. 166-173.

130. Increasing the wear and corrosion resistance of steel parts by methods of complex boronikeling and borovolframing / B. D. Lygdenov, M. A. Guryev, S. G. Ivanov, Q. Zheng, A. M. Guryev // Grand Altai Research & Education. - 2021. - № 2 (15). - C. 50-54.

131. Preparation and performance of bicomponent polyacrylonitrile/polymethyl methac-rylate lithium-ion battery separator by centrifugal spinning. - DOI https://doi.org/10.1016/j.polymer.2024.127226 / Q. Zheng, S. Mei, J. Chen, Z. Chen, Q. Xu, Z. Zhang, B. Zhang // Polymer. - 2024. - Vol. 307. - 127226. -URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386124005627.

132. Develop the composition and heat treatment method of high-strength steel to improve the wear resistance of the granite crusher / M. A. Guryev, Q. Zheng, A. M. Guryev, B. D. Lygdenov // Grand Altai Research & Education. - 2021. - № 1 (14). - С. 126-129.

133. Experimental research on rare earth self-protecting pasty boronizing process for H13 steel / S. Mei, Q. Zheng, Y. Zhang, Z. Wang, B. Lygdenov, A. Guryev // Эволюция дефектных структур в конденсированных средах : сб. тезисов XVI междунар. школы-семинара, 07-12 сент. 2020 г. / ред. М. Д. Старостенков. - Барнаул : АлтГТУ им И. И. Ползунова, 2020. - С. 98-101.

134. Corrosion properties of ceramic coating on pure titanium by pack boronizing with Nd2O3 / Feng Z., Duan Y., Cao Y., Qi H., Peng M., Wang X. // Ceramics International. - 2023. - Vol. 49. - P. 15101-15113.

135. Jurci, P. Diffusion boronizing of H11 hot work tool steel / P. Jurci, M. Hudakova // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2011. - Vol. 20. - P. 1180-1187.

136. Phase structure and properties of the diffusion layer on medium-carbon steel when boring with amorphous boron / B. Lygdenov, S. Mei, I. Garmaeva, Q. Zheng, Y. Zhang, A. Guriev // Эволюция дефектных структур в конденсированных средах : сб. тез. XVI междунар. школы-семинара, 07-12 сент. 2020 г. / ред. М. Д. Старостенков. - Барнаул : АлтГТУ им. И. И. Ползунова, 2020. - С. 92-95.

137. Effect of rare earth oxide on microstructure and high temperature oxidation properties of laser cladding coatings on 5CrNiMo die steel substrate / M. Zhang, X. Wang, K. Qu, S. Liu. - DOI https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2019.105597 // Optics and Laser Technology. - 2019. - Vol. 119. -105597. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399219306140.

138. Effect of AISI H13 Steel Substrate Nitriding on AlCrN, ZrN, TiSiN, and TiCrN Multilayer PVD Coatings Wear and Friction Behaviors at a Different Temperature Level / D. Ozkan, M. A. Yilmaz, D. Karakurt, M. Szala, M. Walczak, S. A. Bakdemir, C. Turkuz, E. Sulukan. - DOI https://doi.org/10.3390/ma16041594 // Materials. - 2023. - Vol. 16, Is. 4. - 1594. - URL: https://www.mdpi.com/1996-1944/16/4/1594.

139. Characteristics, high temperature wear and oxidation behavior of boride layer grown on nimonic 80A Ni-based superalloy. - DOI https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.126906 / A. Gunen, K. M Doleker, M. E. Korkmaz, M. S. Gok, A. Erdogan // Surface and Coatings Technology. - 2021. - Vol. 409. - 126906. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0257897221000797.

140. Dokumaci, E. Effect of boronizing on the cyclic oxidation of stainless steel / E. Dokumaci, I. Ozkan, B. Onay // Surface and Coatings Technology. - 2013. - Vol. 232. - P. 22-25.

141. Naemchanthara, P. Microstructural alteration and oxidation behavior of boronized stainless steel AISI 440C after heat treatments / P. Naemchanthara, P. Juijerm // Songklanakarin Journal of Science and Technology. - 2019. - Vol. 41. - P. 539-544.

142. Single-crystal growth and properties of CrB, Cr3B4, Cr2B3 and CrB2 from high-temperature aluminum solutions / Okada S., Kudou K., Iizumi K., Kudaka K., Higashi I., Lundstrom T. // Journal of Crystal Growth. - 1996. - Vol. 166, Is. 1-4. - P. 429-435.

143. Ellingham, H. J. Reducibility of oxides and sulphides in metallurgical processes / H. J. Ellingham // Journal of the Society of Chemical Industry. - 1944. - Vol. 63, Is. 5. - P. 125-160.

144. Sato, N. Some concepts of corrosion fundamentals / N. Sato // Corrosion Science. - 1987.

- Vol. 27, Is. 5. - P. 421-433.

145. Cragnolino, G. A. Corrosion fundamentals and characterization techniques / G. A. Cragnolino // Techniques for corrosion monitoring / ed. Lietai Yang. - Cambridge : Woodhead Publishing, 2021. - P. 7-42.

146. Microstructure and tribological performance of boride layers on ductile cast iron under dry sliding conditions. - DOI https://doi.org/10.10167j.engfailanal.2022.106080 / Zhang D., Li Y., Du X., Fan H., Gao F. // Engineering Failure Analysis. - 2022. - Vol.134. - 106080. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350630722000541.

147. Microstructure and mechanical properties of Cr14 ultra-high-strength steel at different tempering temperatures around 773 K / Zhang Y., Zhan D., Qi X., Jiang Z., Zhang H. // Materials Science and Engineering: A. - 2017. - Vol. 698. - P. 152-161.

148. Microstructural, wear and corrosion characteristics of boronized AISI 904L superaustenitic stainless steel. - DOI https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2021.110145 / Çetin M., Gunen A., Kalkandelen M., Karakaç M. S. // Vacuum. - 2021. - Vol. 187. - 110145. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0042207X21001019.

149. Swadzba, R. High temperature oxidation behavior of C103 alloy with boronized and siliconized coatings during 1000 h at 1100° C in air / Swadzba R. // Surface and Coatings Technology.

- 2019. - Vol. 370. - P. 331-339.

150. Fe3O4 surface electronic structures and stability from GGA+ U / Yu X., Huo C.-F., Li Y-W., Wang J., Jiao H. // Surface Science. - 2012. - Vol. 606, Is. 9/10. - P. 872-879.

151. Влияние содержания алюминия в обмазке на формирование диффузионного слоя при борировании стали Н13 / Б. Д. Лыгденов, А. М. Гурьев, Ц. Чжэн, В. И. Мосоров // Ползуновский альманах. - 2021. - № 3. - С. 51-54.

152. Gunen, A. Properties and high temperature dry sliding wear behavior of boronized Inconel 718 / A. Gunen // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2020. - Vol. 51. - P. 927-939.

153. Surface strengthening and self-lubrication enhancement of CoCrNi medium-entropy alloy by powder-pack boronizing. - DOI https://doi.org/10.1016/j.wear.2022.204353 / Chen Y., Wu H., Dong J., Yin S., Hua K., Wang H. // Wear. - 2022. - Vol. 500-501. - 204353. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004316482200117X.

154. Complex diffusion saturation of carbon steel 1045 with boron, chromium, titanium and silicon / A. M. Guryev, S. G. Ivanov, M. A. Guryev, S. Mei, Z. Quan. - DOI 10.1088/1757-899X/1100/1/012048 // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2021. - Vol. 1100. - 012048. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/1100/1/012048.

155. Mechanical properties, wear, and corrosion of boronized N80 tube steel / Xu D., Xu X., Su Z., An J., Lu Y. // Materials Science. - 2012. - Vol. 48. - P. 106-112.

156. Effect of alloying elements on the high-temperature tempering of Fe-0.3 N martensite / Young S.-W., Sato M., Yamamitsu K., Shimada Y., Zhang Y., Miyamoto G., Furuhara T. - DOI https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.116612 // Acta Materialia. - 2021. - Vol. 206. - 116612. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645420310491.

157. Rohde, J. Literature review of heat treatment simulations with respect to phase transformation, residual stresses and distortion / J. Rohde, A. Jeppsson // Scandinavian Journal of Metallurgy. - 2000. - Vol. 29, Is. 2. - P. 47-62.

158. High-temperature oxidation behavior of Al-modified boronized coating prepared on Ti-6Al-4V by thermal diffusion / Liu Y., Xu X., Xiao Y., Niu T., Tabie V., Li C., Li C. // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2020. - Vol. 29. - P. 6503-6512.

159. Tomashov, N. Development of the electrochemical theory of metallic corrosion / Tomashov N. // Corrosion. - 1964. - Vol. 20. - P. 7-14.

160. Suh, N. P. The genesis of friction / N. P. Suh, H.-C. Sin // Wear. - 1981. - Vol. 69, Is.1. - P. 91-114.

161. Zou, J. Y. Mechanism of steel corrosion in concentrated NaOH solutions / J. Y. Zou, D. T. Chin // Electrochimica Acta. - 1987. - Vol. 32, Is. 12. - P. 1751-1756.

162. Effect of tempering conditions on wear resistance in various wear mechanisms of H13 steel / Wei M., Wang S., Wang L., Cui X., Chen K. // Tribology International. - 2011. - Vol. 44, Is. 7/8. - P. 898-905.

163. Bowden, F. P. The friction and lubrication of solids / F. P. Bowden, D. Tabor. - Oxford : Oxford university press, 2001. - 424 p. - ISBN: 9780198507772.

164. Effect of boronizing treatment on the oxidation resistance of Zr2 (AlSi) 4C5/SiC composite. - DOI https://doi.Org/10.1016/j.corsci.2019.108201 / Lu X., Xiang H., Han P., Li M., Zhou Y // Corrosion Science. -2020. - Vol. 162. - 108201. - UPL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X19304391.

165. Deepa. P. Corrosion behaviour of 6063 aluminium alloy in acidic and in alkaline media / Deepa P., Padmalatha R. // Arabian Journal of Chemistry. - 2017. - Vol. 10. - S2234-S2244.

166. Ilevbare, G. The role of alloyed molybdenum in the inhibition of pitting corrosion in stainless steels / G. Ilevbare, G. Burstein // Corrosion Science. - 2001. - Vol. 43, Is. 3. - P. 485-513.

167. Mouanga, M. Comparison of corrosion behaviour of zinc in NaCl and in NaOH solutions. Part I: Corrosion layer characterization / Mouanga M., Berçot P., Rauch J. // Corrosion Science. - 2010.

- Vol. 52, Is. 12. - P. 3984-3992.

168. Rihan, R. O. Erosion-corrosion of mild steel in hot caustic. Part I: NaOH solution / R. O. Rihan, S. Nesic // Corrosion Science. - 2006. - Vol. 48, Is. 9. - P. 2633-2659.

169. Effect of cooling methods on the tribological, oxidation and corrosion properties of CeO2 composite boronizing coatings on 4Cr5MoSiV1 steel / Q. Zheng, S. Mei, Z. Xiao, J. Yang, Z. Chen, Q. Xu, A. Guryev, B. Lygdenov // Journal of Materials Research and Technology. - 2024. - Vol. 30. - P. 3807-3821.

170. Ni-B-PTFE nanocomposite co-deposition on the surface of 2A12 aluminum alloy / S. Mei, J. Yang, Z. Hu, J. Chen, Q. Zheng, B. Lygdenov, A. Guriev. - DOI https://doi.org/10.3390/ma17133294 // Materials. - 2024. - Vol. 17, Is. 13. - 3294. - URL: https://www.mdpi.com/1996-1944/17/13/3294.

171. Preparation of a Ni-P-nanoPTFE Composite Coating on the Surface of GCr15 Steel for Spinning Rings via a Defoamer and Transition Layer and Its Wear and Corrosion Resistance / S. Mei, C. Zhou, Z. Hu, Z. Xiao, Q. Zheng, X. Chai. - DOI https://doi.org/10.3390/ma16124427 // Materials. -2023. - Vol. 16, Is. 12. - 4427. - URL: https://doi.org/10.3390/ma16124427.

172. Simultaneously enhanced strength and ductility in heterogeneous grain structured Ni26Co26Fe25Cu17Ti6 high entropy alloy by introducing an appropriate amount of Y2O3 nanoparticles / P. Wang, P. Ren, X. Wu, X. Cheng, Z. Xu, T. Qi, Q. Zheng, S. Mei. - DOI https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.144192 // Materials Science and Engineering A. - 2022. - V 858. - 144192.

- URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509322015726.

173. Research on the preparation of Ni-P plating and its friction performance / Y. Jinyu, X. Zhi, H. Zekui, Q. Zheng, S. Mei, A. Guryev // Grand Altai Research & Education. - 2022. - № 2 (18). - C. 77-81.

174. Olsson, C.-O. A. Passive films on stainless steels-chemistry, structure and growth / C.-O. A. Olsson, D. Landolt // Electrochimica Acta. - 2003. - Vol. 48, Is. 9. - P. 1093-1104.

175. Zagkliveris, D. I. Corrosion Behavior of Boronized and Borochromized AISI 4140 Steel After Acid Exposure Evaluated by Electrochemical Impedance Spectroscopy / Zagkliveris D. I., Mavropoulos A., Triantafyllidis G. K. // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2023. - Vol. 32. - P. 8831-8845.

176. Corrosion behavior of an equiatomic CoCrFeMnNi high-entropy alloy compared with 304 stainless steel in sulfuric acid solution / Luo H., Li Z., Mingers A. M., Raabe D. // Corrosion Science. -2018. - Vol. 134. - P. 131-139.

Яг >1 щ ш Ъ Ш №t &Ъ РВ Щ

Introduction act of results Zheng Quan dissertation work named "•Structure-phase

slate and physical-mechanical properties of diffusion coatings on hot die steels obtained by cerium-chromium composite bonding (Структурно-фазовое состояние и физико-механические свойства диффузионных покрытий на горячештамповых сталях, полученных комплексным насыщением бором, хромом и церием)" for degree of candidate of technical sciences

In view of the common problems of surface fatigue, oxidation and thermal fatigue cracking in the use of cold chain compressor molds, the service life and processing quality of the molds are reduced. Zhejiang Bolel Refrigeration Equipment Co.. Ltd. (Zhejiang, China) actively applied the rare-earth chromium composite boride ceramic protective coating technology, successfully prepared dense and durable boride ceramic protective coating on the surface of cold chain compressor molds (AISI 1113 and AISI L6 steel), and comprehensively improved the comprehensive performance of compressor molds.

The test results show that the composite cerium-chromium-boride ceramic coating prepared on the surface of the cold chain compressor mold has uniform thickness, hardness up to 1720 HV. and low brittleness. Compared with the same type of die steel without strengthening treatment, the wear resistance of the die after applying the coating is increased by 5 to 6 times in actual use. and the oxidation resistance at high temperature is increased by 4 to 4.5 times. In addition, the corrosion resistance of the mold under acid and alkali corrosion environment has also been significantly improved. This technology not only extends the service life of the mold, but also reduces maintenance costs and improves production efficiency, which is of great significance for improving the manufacturing quality and overall performance of the cold chain radiator.

Zhejiang Bolel Refrigeration Equipment Co.. Ltd

NXPT

Introduction act of results Zheng Quan dissertation work named "Structure-phase state and physical-mechanical properties of diffusion coatings on hot die steels obtained by cerium-chromium composite boriding (Структурно-фазовое состояние н физико-механические свойства диффузионных покрытий на горячештамповых сталях, полученных комплексным насыщением бором, хромом и церием)" for degree of candidate

of technical sciences

Zhcjiang Pinnuo Machinery Co., Ltd. (Xinchang, China) is applyed a sclf-protcctivc paste rare earth (Cc) -chromium composite boriding ccramic protcctivc coating technology. This technology uses a multi-componcnt sclf-protcctivc paste composite chromium-cerium boriding proccss at 950" C for 4 hours, forming a dense and durable boridc ccramic protcctivc coating on the surfacc of bearing ring molds (AISI H13 , AISI H12 steel), significantly enhancing the overall performance of the mold steel.

Research has shown that the cerium-chromium composite boridc ccramic coating prepared on the surfacc of bearing mold steel has a thickness of approximately 75 jim and a hardness exceeding 1700 HV. Compared to molds without protcctivc coatings, the wear resistance of the coated mokl is increased by 6 times, and its high-tcmpcraturc oxidation resistance is improved by 4 times. Additionally, the coating effectively reduces mold damage in corrosivc cnviromncnts, significantly extending the service life and usage cycles of bearing molds. This technology holds broad application prospccts in mold surfacc protection, greatly improving the durability and overall pcrfOTmancc molds, and providing critical support for high-strength and demanding industrial pfuchtction.

Director of Zhcjiang

Jiyang Wang

GH.09.2024

ф

Л i* 1* Л * *

»THAN TEXTILE UNIVERSITY

ЙМЙ: 430200

Addr.: No.l Sunshine Ave.,Jiangxia Dist ,Wuhan,Hubci,China P. C.: 430200. Tel.:[phone]

Certification of Research Results Used in Teaching

During the 2021-2023 academic years, the applicant, Zheng Quan (Чжэн Цюань), under the supervision of Professor Guryev Alexey (Гурьев Алексей Михайлович), conducted research on "Structure-phase state and physical-mechanical properties of diffusion coatings on hot die steels obtained by cerium-chromium composite bonding (Структурно-фазовое состояние и физико-механические свойства диффузионных покрытий на горячештамповых сталях, полученных комплексным насыщением бором, хромом и церием)" at the Hubei Provincial Key Laboratory of Digital Textile Equipment (Wuhan Textile University). The results were used in the educational process of undergraduate and master students of the major direction <080401 - Materials Science and Engineering^ in lectures on "Materials Science" and in practical courses in the discipline "Metal Science and Heat Treatment".

Director of the. Equipment

ial Key Laboratory of Digital Textile Prof. Shunqi Mei

20.07.2024

Утверждаю:

Дирейорооо «РМС»

О^-- 2024

Справка

о внедрении в производство технологии поверхностного упрочнения деталей резиносмесителя из стали 4Х5МФС методом комплексного диффузионного насыщения бором, хромом, и церием

В условиях ООО «РМС» за период 2020 - 2024 гг реализована технология полумения упрочняющего диффузионного покрытия на деталях резиносмесителя из стали 4Х5МФС методом одновременного комплексного насыщения бором, хромом и церием.

В результате проводимых испытаний установлено, что твердость поверхности упрочненных деталей составляет 840-920 HV(tt, а твердость этих поверхностей при малых нагрузках - 1230-1340 HV(. На момент проведения испытаний ресурс работы упрочненных деталей превышен в 1,5 раза (на 50 %) по сравнению с неупрочненными аналогами. Износ упрочненных деталей находится в допустимых пределах и не достиг значений, при которых детали подлежат замене.

На основании проводимых испытаний планируется в дальнейшем использовать технологию одновременного комплексного насыщения бором, хромом и церием для внедрения в производство в условиях ООО «РМС» при поверхностном упрочнении деталей и узлов оборудования с целью повышения их ресурса работы в условиях трения.

От ООО «РМС»: аспирант

Инженер ООО «РМС»

От Разработчиков:

д.т.н., профессор, зав. кафедрой АлтГГУ к.т.н.

к-т.н., доцент кафедры МТиОАлтГТУ д.т.н.. профессор АлтГГУ аспирант АлтГГУ

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Алтайский государственный технический университет им.И.И. Ползунова»

Утверждаю Проректор по НИР

« »

СПРАВКА

о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс

Результаты диссертационной работы Чжэна Цюаня «Структурно-фазовое состояние и физико-механические свойства диффузионных покрытий на горячештамповых сталях, полученных комплексным насыщением бором, хромом и церием», выполненной на кафедре «Физика» под руководством д.т.н., профессора A.M. Гурьева:

- комплексное одновременное насыщение сталей одновременно бором, хромом и церием с последующим медленным охлаждением со скоростью порядка 0,1 °С/с и промежуточной выдержкой при 500 °С в течение 2 ч позволяет сформировать диффузионное покрытие, обладающее в 2-4 раза большей термостойкостью по сравнению с другими покрытиями на основе

бора; !

- значительное влияние скорости охлаждения образцов после насыщения на микроструктуру и свойства диффузионного покрытия: медленное охлаждение способствует получению слоя с хорошей износостойкостью, жаростойкостью

и коррозионной стойкостью,

внедрены в учебный процесс ФГОУ ВО «Алтайский государственный

технический университет им. И.И. Ползунова» на кафедрах «Физика» и «Современные специальные материалы». И используются при подготовке бакалавров и магистров, обучающихся по направлениям 16.03.01 и 16.04.01 -«Техническая физика» а также 22.03.01 и 22.04.01 - «Материаловедение и технологии материалов». (> .