Actual Problems in Machine Building 2017 Vol. 4 No. 1

Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 1. 2017 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 120 их поверхность [1]. Наиболее перспективными методами упрочнения и восстановления, позволяющими радикально улучшить свойства поверхностей, являются методы наплавки. Кроме того, упрочнение методами наплавки оказывается экономически эффективным, поскольку ресурс работы деталей преимущественно определяется долговечностью покрытий, которая зависит от способа покрытия [2-4]. Практически все процессы изнашивания, коррозии, роста усталостных трещин (и т.д.), приводящие к отказам изделий, начинаются с поверхности и определяются свойствами относительно тонкого поверхностного слоя. Наплавка является одним из основных методов создания покрытий с целью получения специальных свойств на поверхности изделий, а также восстановления изношенных деталей машин [5-7]. Это позволяет решать одну из важнейших задач обеспечения оптимального соотношения свойств поверхности и объема материала. В данном случае отпадает необходимость использования объемно-легированных материалов и появляется возможность в известной степени решить кардинальную задачу машиностроения – повышение надежности и долговечности деталей в условиях эксплуатации. Получили развитие научные исследования и практические разработки в области наплавки композиционных покрытий, упрочненных частицами карбидов, боридов и других высокотвердых и высокомодульных фаз. Такие покрытия эффективно работают в условиях сильного абразивного износа и применяются в различных областях промышленности [8-11]. Целью настоящей работы являлся анализ результатов исследования механических и трибологических свойств слоя, сформированного на стали Hardox 450 электродуговой наплавкой порошковой проволоки системы Fe-С-Ni-B и модифицированного облучением высокоинтенсивным импульсным электронным пучком. Материал и методика исследования В качестве материала основы использовали сталь марки Hardox 450 ((вес. %): 0,19 С ; 0,70 Si ; 1,6 Mn ; 0,025 P ; 0,010 S ; 0,25 Cr ; 0,25 Ni ; 0,25 Mo , 0,004 B ; остальное – Fe ). Она характеризуется низким содержанием легирующих элементов, вследствие чего хорошо сваривается и обрабатывается. Благодаря специальной системе закалки листов, суть которой заключается в быстром охлаждении прокатанного листа без последующего отпуска, достигается мелкозернистая структура стали и ее высокая твердость. Благодаря этому сталь эффективно противостоит большинству видов износа. Наплавку упрочняющего слоя осуществляли методом MIG/MAG (Metal Inert Gas / Metal Active Gas – дуговая сварка плавящимся металлическим электродом с автоматической подачей присадочной проволоки) в среде газа ( Ar – 98 %, CO 2 – 2%) при сварочном токе 250 – 300 A и напряжении (30 – 35) В. В качестве наплавляемого электрода использовали порошковую проволоку следующего химического состава (вес. %): 0,7 C ; 2,0 Mn ; 1,0 Si ; 2,0 Ni ; 4,5 B ; остальное – Fe . Модифицирование наплавленного слоя осуществляли, облучая поверхность высокоинтенсивным электронным пучком на установке «СОЛО» [12] в режиме плавления и высокоскоростной кристаллизации в два этапа: параметры пучка электронов на первом этапе – плотность энергии пучка электронов в импульсе E S = 30 Дж/см 2 ; длительность импульсов  = 200 мкс; количество импульсов N = 20; на втором этапе E S = 30 Дж/см 2 ;  = 50 мкс; N = 1. Режимы облучения были выбраны исходя из результатов расчета температурного поля, формирующегося в поверхностном слое материала при облучении в одноимпульсном режиме [13]. Трибологические испытания модифицированной поверхности осуществляли на трибометре «CSEM Tribometer High Temperature S/N 07-142», CSEM Instruments; контртело – шарик диаметром 2 мм из твердого сплава ВК6, скорость износа оценивали по площади поперечного сечения трека износа, используя 3D-профилометр MICRO MEASURE 3D