Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Ahmadian,Mahmood Meratian isfahani
مهدي احمديان (استاد راهنما) محمود مراتيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Bahari
حسين بهاري

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Boronizing Heat Treatment of Structural Steel by Boric Acid and Magnesium Mixture and Characterization of the Product
Boronizing is a kind of surface hardening thermo chemical treatment in which boron atoms are diffused into a material surface and produce the hard phase boride. In comparison with other treatment, this treatment has advantages like producting harder phase on material and lower friction coefficient. In this study, powder boronizing methode was used for boronizing St37 steel. Mixedpowder wascontainingboric acidas boron sourceandother materials, including aluminaasasdiluents,cryoliteasactivatorandmagnesiumas reducing agent. Boronizing was carried out at 900, 950 and 1000°C for 2, 4, and 6 hours. In order todeterminephaseformedon the surfaceX-ray diffractionanalysewas carried outonaborided sample. Thento showtexturedboridelayer,about 30micronsfrom the surface was removedbyemery paper andX-ray diffractionanalysewas carried out again. The results showed thatafter thetreatment,Fe 2 B singlelayeronthe steel surfaceis formed. Also in the following sectionsof this layer, there is textureof the (002) plains. Opticalmicroscopy imagesofcross-sectionsof samplesshowedthatwith increasing duration oftreatment from 2to6 hoursandtemperature from900 to 1000°C the boride layerthickness increased from 35 to 105 micron.Hardness measurements were performed on the cross-section of the samples. The hardness of boride layers was between 1500-2400 HV and it faced with a sudden drop by moving from the surface to the inside. To study of samples wear resistance, wear test was performed on three samples including untreated, coated at 900°C for 2 hours, and coated at 1000°C for 6 hours.The results showedthat the borided samples weight lossis much smallerthan untreated sample so that the weight loss of coated sample at 900°C for 2 hours was 20 times less than the untreated sample. With increasing boride layer thickness, the wear resistance increased significantly.The coated sample at 900°C for 2 hours in load of 10 kg, after 200 meters had about 1.6 mg weight loss, while the coated samples at 1000°C for 6 hours in the same load, after 1000 meters showed weight loss of about 0.2 mg. Keywords: Surface treatment, Boronizing, Acid boric, Boride layer, Wear
چکيده بورونايزينگ نوعي سختي سازي سطحي و يک عمليات ترمو شيميايي است که در آن اتم هاي بور به سطح نمونه نفوذ کرده و فاز سخت بورايد توليد مي شود. اين عمليات از مزايايي نظير ايجاد لايه ي سخت تر روي قطعه و ضريب اصطکاک پايين تر برخوردار است. در اين پژوهش از روش بورونايزينگ پودري براي بورونايز کردن فولاد St37استفاده شد. مخلوط پودر استفاده شده حاوي اسيد بوريک به عنوان منبع بور و مواد ديگري از جمله آلومينا به عنوان رقيق کننده، کريوليت به عنوان فعال کننده و منيزيم نيز به عنوان عامل احيا کننده بود. عمليات بورونايزينگ در يک محفظه بدون نشت با اتمسفر محيط و در شرايط دمايي 900، 950 و°C 1000 و در زمان هاي 2، 4 و 6 ساعت انجام شد. به منظور مشخص شدن فاز تشکيل يافته روي سطح، آزمون تفرق اشعه ايکس بر روي يکي از نمونه هاي بورونايز شده انجام شد. پس از آن براي نشان دادن بافت دار بودن لايه بورايد، حدود 30 ميکرون از سطح بورايد شده توسط سنباده برداشته شد و مجددا آزمون تفرق اشعه ايکس انجام شد. نتايج نشان داد که پس از عمليات بورونايزينگ لايه ي تک فاز Fe 2 Bروي سطح فولاد تشکيل شده است. همچنين در قسمت هاي زيرين اين لايه، در صفحه کريستالوگرافي (002) بافت وجود دارد. تصاوير ميکروسکوپي نوري از سطح مقطع نمونه ها نشان داد که با افزايش زمان عمليات از 2 به 6 ساعت و دماي عمليات از °C900 به °C1000 ضخامت لايه بورايد از 35 به 105 ميکرون رسيده است. براي بررسي سختي لايه هاي بورايد آزمون ميکروسختي از سطح مقطع نمونه هاي بورونايز شده گرفته شد. سختي لايه هاي بورايد ايجاد شده بين HV2400-1500بود و با حرکت از سطح به سمت مغز، سختي با افت ناگهاني مواجه شد. براي بررسي مقاومت به سايش نمونه هاي بورونايز شده و همچنين مقايسه ي آنها با نمونه ي خام، آزمون سايش بر روي 3 نمونه ي خام، پوشش داده شده در دماي °C900 و زمان 2 ساعت و پوشش داده شده در دماي °C 1000 و زمان 6 ساعت انجام شد. نتايج نشان داد که کاهش وزن نمونه هاي بورونايز شده بسيار کمتر از نمونه ي خام است به طوريکه کاهش وزن نمونه ي پوشش داده شده در دماي°C 900 و زمان 2 ساعت نسبت به نمونه ي خام حدود 20 برابر کمتربود. همچنين با افزايش ضخامت لايه بورايدي مقاومت به سايش به شکل چشمگيري افزايش داشت. نمونه پوشش داده شده در دماي °C900 و زمان 2 ساعت در بارگذاري 10 کيلوگرم، پس از مسافت 200 متر حدود 6/1 ميلي گرم کاهش وزن داشته در حاليکه نمونه پوشش داده شده در دماي °C 1000 و زمان 6 ساعت در همين بارگذاري، پس از مسافت 1000 متر در حدود 2/0 ميلي گرم کاهش وزن از خود نشان داد. کلمات کليدي عمليات سطحي، بورونايزينگ، اسيد بوريک، لايه ي بورايدي، سايش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی