Obrabotka Metallov 2009 No. 4

УДК 620.22 ВЛИЯНИЕ РЕАКЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА И КОМПОНЕНТОВ НАПЛАВЛЯЕМОГО ПОКРЫТИЯ НА СТРУКТУРУ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ 1 В.Г. БУРОВ, профессор, канд. техн. наук, С.В. ВЕСЕЛОВ, ассистент, А.А. ДРОБЯЗ, аспирант, Д.С. ТЕРЕНТЬЕВ, аспирант, НГТУ, Новосибирск Приводятся результаты исследования поведения системы «основной металл – твердосплавная вольфрамокобальто- вая порошковая смесь» при ее нагреве до температуры появления жидкой фазы. Установлено, что повышенная реакци- онная активность компонентов системы, как и исключение активности, приводит к формированию дефектной структу- ры оплавляемого поверхностного слоя. The results of the investigation regarding the behavior of the system «base metal – hard alloyed tungsten-cobalt powder mixture» at heating to the temperature of the liquid phase are presented. It is established that both the increased reaction activity of the system components and cutting out activity lead to the faulted structure formation of the washed surface coating. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА : ОСНОВНОЙМЕТАЛЛ, ПОРОШКОВАЯ СМЕСЬ, ОПЛАВЛЕНИЕ, ПЕРЕХОДНЫЙ СЛОЙ, СТРУКТУРА. Нанесение на стальные изделия износостойких покрытий, обладающих свойствами вольфрамоко- бальтовых твердых сплавов и способных выдержи- вать динамические нагрузки, является сложнейшей технической задачей. Способность выдерживать ди- намические нагрузки может быть обеспечена форми- рованием переходной зоны от покрытия к основному металлу. Формирование переходной зоны происхо- дит при спекании порошковой твердосплавной сме- си на поверхности стального изделия в присутствии жидкой фазы. Отсутствие жидкой фазы не приводит ни к формированию композиционного материала, ни к формированию переходного слоя. Появление жид- кой фазы приводит к физико-химическому взаимо- действию материала основы с компонентами порош- ковой смеси. При этом образуются сложные карбиды (W, Co, Fe) 6 C, отличающиеся низкими прочностны- ми свойствами. Образование сложных карбидов происходит при нагреве до температур, которые гораздо ниже темпе- ратур плавления компонентов порошковой компози- ции. Для уточнения температур, при которых обра- зуются сложные карбиды, проведен рентгенофазовый анализ смеси порошков α-железа (максимальный раз- мер частиц 100 мкм при толщине 1…5 мкм) и твердо- сплавной порошковой смеси ВК6 зернистостью 1…5 мкм после нагрева в вакууме. Анализ проводился на рентгеновском θ – θ дифрактометреARLX’TRAпосле нагрева порошковой смеси в вакууме до температур 25 °С , 400 °С, 600 °С, 800 °С, 1000 °С, 1200 °С со ско- ростью 1…2 °С/мин и последующего охлаждения. На рентгенограммах порошковой смеси, нагретой до температуры 600 °С, зафиксированы дифракцион- ные пики, соответствующие β-кобальту, а до темпе- ратуры 800 °С – дифракционные пики, соответству- ющие карбиду М12С. Так как при этом отсутствуют рефлексы, соответствующие присутствию в порош- ковой смеси фаз α- и β-кобальта, можно сделать вы- вод, что в карбиде М 12 С позиции атомов металла заняты вольфрамом, кобальтом и железом. Рентгенограммы, полученные после охлаждения порошковой смеси, нагретой до 1000 °С, свидетель- ствуют о формировании более богатого углеродом хрупкого карбида М 6 С и о полном исчезновении на фазы W 2 C, которая присутствовала в исходной твер- досплавной порошковой смеси. Повышение темпе- ратуры нагрева до 1200 °С приводит к увеличению объемной доли карбида М 6 С и полному отсутствию фазы М 12 С. Нагрев порошковой композиции «карбид вольфра- ма – кобальт» на поверхностях образцов из углероди- стых сталей до температур появления жидкой фазы показал возможность, используя введение бора в со- став порошковой смеси или в состав поверхностного слоя стали и управляя температурно-временными ре- жимами спекания, обеспечить: сохранность карбидов _________________________ 1 Работа выполнена при финансовой поддержке АВЦП 2009-2010 ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ МАТЕРИАЛЫ № 4 (45) 2009 23