Obrabotka Metallov. 2016 no. 2(71)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (71) 2016 81 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ В результате исследований установлено повы- шение стойкости при абразивном изнашивании до 40,5 раз по сравнению с образцом без ХТО. Применение оксидов предполагает их предвари- тельную подготовку (нагрев смеси с целью вос- становления) [11]. При использовании в каче- стве насыщающих сред порошков ферросплавов с грануляцией 0,4 мм подобная предварительная подготовка исключается. Цель настоящей работы состоит в исследова- нии структуры и свойств диффузионных слоев после насыщения в смесях с различным соотно- шением феррохрома и феррованадия. Материалы и методы Химико-термическую обработку осущест- вляли в контейнерах с плавким затвором при 1000 °С в течение 6 ч в муфельной электропечи. Насыщающие смеси имели общий состав: 50 [ m FeCr + n FeV] + 45 Аl 2 O 3 + 5 NH 4 Cl, где m и n – соотношения порошков феррохро- ма и феррованадия. Указанные соотношения и соответствующие им составы приведены в табл. 1. Т а б л и ц а 1 Номер состава FeCr, % FeV, % 1 100 0 2 75 25 3 50 50 4 25 75 5 0 100 Оксид алюминия предотвращал спекание частиц порошков и прилипание их к поверхно- сти образцов. Хлористый аммоний, разлагаясь и взаимодействуя с активными атомами насыщаю- щих элементов, генерировал активную газовую среду. Оптимизацию составов насыщающих сме- сей по износостойкости осуществляли методом симплекс-планирования [12, 13] по пяти экспе- риментальным опытам. Испытания на износостойкость карбидных слоев в условиях трения скольжения без смазки по схеме «диск-плоскость» проводили на маши- не трения типа Амслера при нагрузке 500 Н и 300 об/мин в течение 30 мин. Показатель отно- сительной износостойкости K и рассчитывали по формуле ý è è , m K m D = D где ý m D – потеря массы эталона; è m D – потеря массы образца. В качестве эталона использовали образцы стали У7 после закалки и низкого отпу- ска (HRC 58-60). Потерю массы определяли на аналитических весах WA-31. Микроструктуру диффузионных слоев иссле- довали на оптическом микроскопе «Neophot-21». В связи с толщиной диффузионных слоев, не превышающей 20 мкм, для определения микро- твердости изготавливали косые шлифы. Микро- твердость определяли на приборе ПМТ-3М при нагрузке 0,5 Н. Микрорентгеноспектральный анализ проводили в Центре коллективного поль- зования «Прогресс» на растровом электронном микроскопе JSM-6510 LV JEOL с системой ми- кроанализа INCA Energy 350. Результаты и обсуждение Параметром оптимизации y являлась изно- состойкость в условиях трения скольжения без смазки. Математическое моделирование соста- вов подробно описано в работе [14]. Получено уравнение 2 3 1 19,36 4, 74 0,81 0, 94 ( ). y x x x f X = = + - - Адекватность уравнения эксперименталь- ным данным проверяли по критерию Фишера. Подставив в уравнение безразмерные величи- ны X 1и , рассчитали величины  è ðàñ÷ y и невязки D и (табл. 2). Зависимость показателя относительной из- носостойкости (в условиях трения скольжения без смазки) от состава насыщающей смеси пред- ставлена на рис. 1. Оптимальный состав двухкомпонентной смеси с максимальной износостойкостью ( K и = = 22,4 ед.) определили из полученного урав- нения: x 1опт = 076, т. е. 76 % феррованадия; x 2опт = 0,24, или 24 % феррохрома. Таким обра- зом, состав№4 наиболее близок к оптимальному составу, рассчитанному методом симплекс-пла- нирования и обеспечивающему максимальную износостойкость в условиях трения скольжения без смазки.