Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 4

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 4 2019 73 MATERIAL SCIENCE Т а б л и ц а 3 Ta b l e 3 Параметры лазерного легирования алюминиевого сплава АК7ч Laser alloying parameters of the aluminum alloy Номер смеси Диаметр лазерного пятна, d , мм Скорость перемещения, V , м/мин Количество проходов Смещение между проходами, s , мм Расход защитного газа, q , л/мин 1 6 0,5 2 4 10 2 6 0,4 2 4 10 Микротвердость по методу восстановленно- го отпечатка определяли на приборе Shimadzu HMV-G21DT при нагрузке 0,245 Н, скорости нагружения 40 мкм/с и выдержке под нагруз- кой 15 с. Инструментированное микроинденти- рование с записью диаграммы нагружения про- водили на измерительной системе Fischerscope HM2000 XYm с использованием индентора Вик- керса и программного обеспечения WIN-HCU при максимальной нагрузке 0,245 Н, времени нагружения 20 с, выдержке при нагрузке 15 с и времени разгрузки 20 с [28]. Согласно стандарту ISO 14577 [29] определяли максимальную глу- бину вдавливания индентора h max и остаточную глубину вдавливания индентора после снятия нагрузки h p , контактный модуль упругости E * ( E * = E /(1−ν 2 ), где Е – модуль Юнга; ν – коэф- фициент Пуассона), твердость вдавливания при максимальной нагрузке H IT , твердость по Мар- тенсу HM , работу обратной упругой деформации вдавливания W e и общую механическую рабо- ту вдавливания W t . На основе измеряемых при индентировании характеристик рассчитывали следующие параметры: отношение твердости вдавливания к контактному модулю упругости H IT /E * , [30], упругое восстановление R e = ( h max − – h р )/ h max ∙ 100 % [31, 32] и степенное отношение 3 *2 IT H E [33], характеризующие способность материала сопротивляться упругопластическо- му деформированию. Погрешность характери- стик микротвердости и микроиндентирования по 10 измерениям определяли с доверительной вероятностью p = 0,95. Испытания на абразивную износостойкость образцов сплава АК7ч в исходном состоянии и после лазерного легирования проводили на лабораторной трибологической установке по схеме «палец–пластина» при возвратно-посту- пательном скольжении поверхности образцов размером 7×7 мм по закрепленному абразиву электрокорунда зернистостью 160 мкм (шли- фовальная шкурка 14А16Н ГОСТ 6456–82), при нагрузке на образец N = 29,4 Н (3 кгс) и со сред- ней скоростью скольжения v = 0,18 м/с. Общий путь трения для одного испытания составил L = 8 м. Количество испытаний для каждого состояния поверхности (до лазерного леги- рования и после легирования порошковыми смесями различного состава) составило 8–10. Интенсивность абразивного изнашивания оп- ределяли по формуле Ih = Q /ρ SL , где Q – по- тери массы образца, г; ρ – плотность материала образца, которую принимали равной 2,66 г/см 3 ; S – геометрическая площадь контакта, см 2 ; L – общий путь трения, см [34]. Исследование разгаростойкости проводили на лазерной установке импульсного действия «Квант 16» при мощности излучения 30 Вт и диаметре пятна 1 мм. Количество термических циклов нагрева и охлаждения составляло 200, 400 и 600. Результаты и их обсуждение На рис. 2 представлена микроструктура спла- ва АК7ч в исходном литом состоянии. Она состоит из дендритов твердого рас- твора α–Al и сетки крупных эвтектических кристаллов кремния по границам дендритных ячеек. Размер дендритных ячеек составляет d α = 50…190 мкм, размер кристаллов кремния d Si = 5…30 мкм [10].