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

Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 4. 2017 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 114 Методика В данной работе при помощи вневакуумной электронно-лучевой обработки углеродного волокна GG 210-P формировались высокоуглеродистые слои на стали 20 с использованием промышленного ускорителя электронов ЭЛВ-6 производства ИЯФ СО РАН. Сущность процесса вневакуумного электронно-лучевого воздействия состоит в том, что кинетическая энергия, сформированного в вакууме электронного пучка, выводится в воздушную атмосферу и превращается в тепловую в зоне обработки. Именно возможность вывести электронный пучок в воздушную атмосферу является преимущественным для данного типа обработки. Высокая энергия луча имеет большой КПД (до 75%) и это самое высокое значение, относительно других видов высокоэнергетического воздействия [16]. Для равномерного распределения углерода в основном материале, применялась смачивающая компонента – особо чистый порошок железа. Так же использовали флюс и клей. Клей использовался для предотвращения сдувания наплавляемых материалов ударной волной электронного пучка с поверхности обрабатываемого материала. Смесь связующего вещества с порошками железа и флюса наносилась двумя способами. Первый способ заключался в нанесении смеси поверх двух слоев волокна, второй способ был дополнен нанесением смеси между слоями волокна. Состав наплавляемого материала: 13 % (масс.) углерода, 37 % (масс.) железа и 50 % (масс.) флюса, 100 % (масс.) связующего вещества. Перед нанесением наплавляемого материала поверхность очищалась от окислов и обезжиривалась.После нанесения заготовки сушились в печи при 40 °С до полного высыхания связующего вещества. Поверхность заготовки в процессе электронно-лучевой обработки находилась на расстоянии 90 мм от выпускного отверстия. Энергия пучка электронов составляла 1,4 МэВ, ток пучка – 8 и 10 мА. Обработка проходила в дорожечном режиме, со скоростью 10 и 25 мм/с. Металлографические исследования образцов были выполнены на оптическом микроскопе AxioObserverA1m при увеличениях в диапазоне от х25 до х1000.Микротвердость исследуемых покрытий оценивали с применением полуавтоматического микротвердомера WolpertGroup 402 MVD в соответствии с ГОСТ 9450-76. Испытания на ударную вязкость материалов с наплавленными покрытиями проводили на маятниковом копре Metrocom. Максимальная энергия маятника составляет 300 Дж. Результаты и обсуждения В результате наплавки были получены слои толщиной до 3 мм с содержанием углерода 2,2 %. Металлографическое исследование обнаруживает следующее строение обработанных образцов: верхний высокоуглеродистый слой, зона термического влияния, зона основного неизмененного металла (рис. 1,2). В структуре верхнего слоя наблюдается перлит, вторичный цементит и ледебурит. Фаза вторичного цементита имеет видманштеттову морфологию. Зона термического влияния состоит из перлита и феррита видманштеттова типа. Макроскопические дефекты - трещины, поры - в обработанных образцах не обнаружены.