Obrabotka Metallov. 2016 no. 4(73)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (73) 2016 54 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ газа использовали воздух. Функцию защитного, транспортирующего и фокусирующего газов вы- полняла смесь воздуха и пропан-бутана. Перед напылением покрытий поверхность стальных заготовок очищали при помощи пескоструйной обработки. В качестве подслоя на очищенную поверхность заготовок наносили порошок мар- ки ПН85Ю15. С целью изучения влияния температуры оплавления на структурные и фазовые превра- щения, происходящие в покрытиях, образцы на- гревали до температур 1030, 1050, 1070 и 1100 °С (время выдержки 10 мин, охлаждение на возду- хе). Для проведения термической обработки ис- пользовали лабораторные электрические печи камерного типа СНОЛ-1,6.2,5.1/11-И3. Образцами для структурных исследований, а также измерений микротвердости являлись поперечные микрошлифы, подготовленные по стандартной методике: механическое шлифова- ние и полирование с применением суспензии, содержащей частицы Al 2 O 3 . Для травления ми- кроструктуры использовали раствор следующе- го состава: 10 мл HCl, 0,1 мл HNO 3 и 10 г FeCl 3 . Микроструктуру образцов исследовали с помо- щью оптического микроскопа Carl Zeiss Axio Observer A1m, а также растрового электронного микроскопа Carl Zeiss EVO50 XVP с микроана- лизатором EDS X-Act. Фазовый состав изучали, используя рентгеновский дифрактометр ARL X’TRA в CuK α -излучении. Дифрактограммы ре- гистрировали в режиме времени t = 3 с и шагом Δ2 θ = 0,05 ° . Микротвердость структурных со- ставляющих покрытий оценивали на микротвер- домере Wolpert Group 402MVD при нагрузке 10 г. Анализ ДСК порошка ПР-Н77Х15С3Р2 проводи- ли на синхронном термическом анализаторе STA 449С Netzch в среде аргона и воздуха. Порошок охлаждали в графитовом тигле от 1100 до 60 °С, скорость охлаждения составляла 10 °С/мин. Изнашивание образцов с покрытиями прово- дили в условиях трения скольжения со смазоч- ным материалом по схеме диск–плоскость. Для проведения исследований поверхность образцов со стороны нанесенного покрытия полирова- ли до шероховатости не грубее Ra = 0,32 мкм. В качестве индентора использовали диск из за- каленной и отпущенной стали 45 (НRC 50). На- грузка на индентор составляла 400 Н, скорость вращения диска – 150 об/мин, время изнашива- ния – три часа. Результаты исследований и их обсуждение На рис. 1 представлены результаты терми- ческого анализа самофлюсующегося порошка системы Ni-Cr-Si-B при его охлаждении от тем- пературы 1100 °С. Видно, что в диапазоне тем- ператур 1100…1011 °С наблюдается сросшийся экзотермический пик, который характеризует процесс кристаллизации исследуемого матери­ ала. Пик имеет максимум при температуре 1025 °С и два плеча в районе температур 1038 и 1096 °С, что характеризует множественный процесс кри- сталлизации. Рис. 1. ДСК-анализ исходного порошка Согласно полученным данным были подо- браны температуры оплавления плазменных по- крытий: 1030 и 1100 °С. Кроме того, проводили оплавление и при промежуточных температу- рах: 1050 и 1070 °С. Плазменные покрытия до и после оплавле- ния (температура 1030 °С) изображены на рис. 2. Как было показано ранее [23], в основном по- крытия состоят из расплавленных в плазменной струе или пластически деформированных частиц. В формировании покрытий участвуют также и ис- ходные (не нагретые) частицы порошка (рис. 2, а ). Структура покрытий после оплавления одно- родна по всему сечению (рис. 2, б ). Видно, что оплавление снижает пористость покрытий, но не позволяет полностью избавиться от нее. Сто- ит отметить, что при подготовке некоторых об- разцов, нагретых до 1070 ºС и выше, для микро- структурного анализа наблюдалось отслоение покрытия и подслоя от подложки, что косвенно может свидетельствовать об их низкой адгезии.