Obrabotka Metallov. 2016 no. 4(73)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (73) 2016 53 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ны и увеличивает себестоимость выпускаемой продукции. Кроме того, изготавливать деталь целиком из дорогостоящего износостойкого ма- териала нецелесообразно, так как это связано с высокой стоимостью и трудностью обработки поверхности. Увеличить срок службы ответ- ственных деталей можно путем образования на их поверхности слоя или покрытия, обладаю- щих высоким уровнем требуемых свойств. Для формирования покрытий, стойких к абразивному износу, используют различные материалы. Известно, что самофлюсующиеся сплавы на основе никеля, а именно сплавы си- стемы Ni-Cr-Si-B, обладают комплексом вы- соких свойств. Никель характеризуется доста- точно высокими показателями пластичности и прочности [1]. Высокая коррозионная стойкость на воздухе, в пресной и морской воде, а также во многих кислотах объясняется образованием на поверхности никеля плотной тонкой пленки NiO [2]. Для повышения стойкости к окислительным средам, а также жаростойкости в никель вводят хром [2, 3]. Добавки бора и углерода (который также присутствует в этих сплавах в небольшом количестве – от 0,3 до 1,2 % в зависимости от марки порошка [4]) обеспечивают формирова- ние разнообразных химических соединений в никелевой матрице, например, боридов хрома и никеля и карбидов хрома, что способствует по- вышению твердости и износостойкости [3, 5]. Кроме того, введение бора и кремния снижает температуру плавления сплавов и улучшает са- мофлюсующиеся свойства [2, 3, 6]. Сочетание высокой износостойкости, коррозионной стой- кости и жаростойкости обусловливает приме- нение сплавов системы Ni-Cr-Si-B в таких от- раслях промышленности, как аэрокосмическая и самолетостроение [7], атомная [8], нефтяная, химическая и металлургия [9]. Существуют различные способы нанесения покрытий из самофлюсующихся сплавов: на- плавка (лазерная [10, 11] и плазменно-дуговая [12]) и термическое напыление (плазменное [13–19], пламенное [20, 13], высокоскоростное кислородно-топливное [14]). Наиболее широкое применение нашла технология плазменного на- пыления, которой в последнее время уделяет- ся повышенное внимание. Данная технология позволяет не только формировать покрытия на поверхностях любой сложности, но и восста- навливать наиболее изношенные участки дета- лей. Несмотря на перечисленные достоинства, для плазменных покрытий характерно наличие различного рода дефектов, например, оксидных пленок, пор, нерасплавившихся частиц [12, 21– 23]. Перечисленные недостатки ограничивают применение плазменных покрытий в агрессив- ных средах и способствуют снижению износо- стойкости [24, 25]. Кроме того, покрытия, полу- ченные по этой технологии, характеризуются структурной и фазовой неоднородностью [25, 26]. Одним из способов повышения качества плазменных покрытий является последующее оплавление [27, 28]. На сегодняшний день вы- полнено значительное количество работ, посвя- щенных технологии плазменного напыления самофлюсующихся сплавов, но практически не говорится о структурных превращениях, проис- ходящих в результате оплавления сплавов вы- бранной системы. Таким образом, целью данной работы является исследование влияния темпера- туры оплавления на структуру и свойства само- флюсующихся покрытий. Материалы и методы исследований В качестве напыляемого материала в насто- ящей работе предлагается использование ком- мерческого самофлюсующегося порошка марки ПР-Н77Х15С3Р2, химический состав которого приведен в табл. 1. Порошок представлял собой сферические частицы размерами 40…100 мкм. Плазменное напыление выполняли на уста- новке «Термоплазма 50-01» с кольцевым вводом порошка в Институте прикладной и теоретиче- ской механики СО РАН. В качестве подложки использовали образцы прямоугольной формы размером 30 × 10 × 10 мм из низкоуглеродистой стали марки 20. Ранее были определены опти- мальные режимы плазменного напыления для выбранного порошка: сила тока – 140 А и напря- жение – 265 В [23]. Дистанция напыления со- ставляла 170 мм. В качестве плазмообразующего Т а б л и ц а 1 Химический состав напыляемого порошка, мас. % Ni Cr B Si Fe Другие 77,6 15,1 2 3,2 2,1 Остальное