Efficiency of comprehensive chemico-thermal treatment for hardening high-speed steel R6M5

Abstract

This study investigates the effectiveness of combined chemical-thermal treatment for enhancing the surface properties of R6M5 high-speed steel. The treatment resulted in the formation of a diffusion boride layer with a thickness of 25–37 μm and an acicularstructure, significantly improving wear resistance and surface hardness. The dominant phases identified on the treated surface include FeB, Fe₂B, CrB, and WB. A gradual transition zone with decreasing concentrations of boron and chromium was observed between the boride layer and the steel substrate, contributing to structural integrity. Microhardness testing revealed an increase from 630 HV in the base material to 2650 HV at the surface, with a gradual decrease to 895 HV at a depth of 75 μm. The high content of alloying elements in R6M5 steel limited boron diffusion into the core, maintaining a high surface concentration while preserving the bulk microstructure. The results confirm that chromoboration is an effective method for surface hardening of R6M5 steel, providing enhanced operational performance. Це дослідження досліджує ефективність комбінованої хіміко-термічної обробки для покращення поверхневих властивостей швидкорізальної сталі R6M5. Обробка призвела до утворення дифузійного боридного шару товщиною 25–37 мкм з голчастою структурою, що значно покращило зносостійкість та твердість поверхні. Домінантні фази, виявлені на обробленій поверхні, включають FeB, Fe₂B, CrB та WB. Між боридним шаром та сталевою основою спостерігалася поступова перехідна зона зі зниженням концентрацій бору та хрому, що сприяє структурній цілісності. Випробування на мікротвердість виявили збільшення з 630 HV в основному матеріалі до 2650 HV на поверхні з поступовим зниженням до 895 HV на глибині 75 мкм. Високий вміст легуючих елементів у сталі R6M5 обмежував дифузію бору в серцевину, підтримуючи високу поверхневу концентрацію, зберігаючи при цьому об'ємну мікроструктуру. Результати підтверджують, що хромоборування є ефективним методом поверхневого зміцнення сталі R6M5, що забезпечує покращені експлуатаційні характеристики.