Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Ahmadian,Mahmood Meratian isfahani
مهدی احمدیان (استاد راهنما) محمود مراتیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Bahari
حسین بهاری

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
بورونایزینگ نوعی سختی سازی سطحی و یک عملیات ترمو شیمیایی است که در آن اتم های بور به سطح نمونه نفوذ کرده و فاز سخت بوراید تولید می شود. این عملیات از مزایایی نظیر ایجاد لایه ی سخت تر روی قطعه و ضریب اصطکاک پایین تر برخوردار است. در این پژوهش از روش بورونایزینگ پودری برای بورونایز کردن فولاد St37استفاده شد. مخلوط پودر استفاده شده حاوی اسید بوریک به عنوان منبع بور و مواد دیگری از جمله آلومینا به عنوان رقیق کننده، کریولیت به عنوان فعال کننده و منیزیم نیز به عنوان عامل احیا کننده بود. عملیات بورونایزینگ در یک محفظه بدون نشت با اتمسفر محیط و در شرایط دمایی 900، 950 و°C 1000 و در زمان های 2، 4 و 6 ساعت انجام شد. به منظور مشخص شدن فاز تشکیل یافته روی سطح، آزمون تفرق اشعه ایکس بر روی یکی از نمونه های بورونایز شده انجام شد. پس از آن برای نشان دادن بافت دار بودن لایه بوراید، حدود 30 میکرون از سطح بوراید شده توسط سنباده برداشته شد و مجددا آزمون تفرق اشعه ایکس انجام شد. نتایج نشان داد که پس از عملیات بورونایزینگ لایه ی تک فاز Fe 2 Bروی سطح فولاد تشکیل شده است. همچنین در قسمت های زیرین این لایه، در صفحه کریستالوگرافی (002) بافت وجود دارد. تصاویر میکروسکوپی نوری از سطح مقطع نمونه ها نشان داد که با افزایش زمان عملیات از 2 به 6 ساعت و دمای عملیات از °C900 به °C1000 ضخامت لایه بوراید از 35 به 105 میکرون رسیده است. برای بررسی سختی لایه های بوراید آزمون میکروسختی از سطح مقطع نمونه های بورونایز شده گرفته شد. سختی لایه های بوراید ایجاد شده بین HV2400-1500بود و با حرکت از سطح به سمت مغز، سختی با افت ناگهانی مواجه شد. برای بررسی مقاومت به سایش نمونه های بورونایز شده و همچنین مقایسه ی آنها با نمونه ی خام، آزمون سایش بر روی 3 نمونه ی خام، پوشش داده شده در دمای °C900 و زمان 2 ساعت و پوشش داده شده در دمای °C 1000 و زمان 6 ساعت انجام شد. نتایج نشان داد که کاهش وزن نمونه های بورونایز شده بسیار کمتر از نمونه ی خام است به طوریکه کاهش وزن نمونه ی پوشش داده شده در دمای°C 900 و زمان 2 ساعت نسبت به نمونه ی خام حدود 20 برابر کمتربود. همچنین با افزایش ضخامت لایه بورایدی مقاومت به سایش به شکل چشمگیری افزایش داشت. نمونه پوشش داده شده در دمای °C900 و زمان 2 ساعت در بارگذاری 10 کیلوگرم، پس از مسافت 200 متر حدود 6/1 میلی گرم کاهش وزن داشته در حالیکه نمونه پوشش داده شده در دمای °C 1000 و زمان 6 ساعت در همین بارگذاری، پس از مسافت 1000 متر در حدود 2/0 میلی گرم کاهش وزن از خود نشان داد. کلمات کلیدی عملیات سطحی، بورونایزینگ، اسید بوریک، لایه ی بورایدی، سایش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی