Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 2 2020 108 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис . 4 . Микроструктуры покрытия ПГ -10 Н -01 после лазерной наплавки ( а ) и дополнительного нагрева до температур 900 ( б ) и 1050 ° С ( в ) ( выдержка 1 ч ) с последующим охлаждением на воздухе Fig. 4. Microstructures of the PG-10N-01 coating after laser cladding ( a ) and additional heating to temperatures of 900 ( б ) and 1050 °C ( в ) (exposure time of 1 h) followed by air cooling а б в рид хрома Cr 2 B имеет меньшую твердость (1350 HV), чем фазы CrB, С r 7 C 3 . Однако повышенное содержание в структуре покрытия , отожженно - го при 1050 ° С ( см . рис . 4, в ), упрочняющих фаз Cr 2 (B,C), Cr 2 B и Ni 3 B при существенно мень - шем , чем в исходном покрытии ( см . рис . 4, а ) количестве эвтектики γ +Ni 3 B ( твердость кото - рой составляет (580…750) Н V 0,05 [24]), обус - ловливает наблюдаемые у « каркасоподобной » структуры , представленной на рис . 2 и 3, мини - мальные глубины внедрения индентора и макси - мальные прочностные характеристики . Из рис . 3 следует также , что нагрев покры - тия до температур 800…900 ° С не оказывает заметного влияния на уровень контактного мо - дуля упругости E *, который остается в пределах 196…207 ГПа . Таким образом , существенные структурные изменения , обусловленные нагре - вом до 900 ° С , связанные с растворением борида хрома CrB и частичным растворением борида никеля Ni 3 B ( см . рис . 4, б ; [24]), не приводят к значимому изменению величины E *. Это согла - суется с известными представлениями о малой чувствительности модулей упругости к струк - турному состоянию недеформированных мате - риалов [29], в то время как деформации могут оказывать заметное влияние на модуль упруго - сти металлов и сплавов , например [30–33]. Однако , как показывает рис . 3, нагрев до 1050 ° С вызывает резкий рост контактного мо - дуля упругости покрытия до 278±13 ГПа . Об - наруженный столь высокий уровень модуля упругости « каркасоподобной » структуры , сфор - мированной в покрытии высокотемпературным отжигом , можно объяснить только вкладом в средний модуль упругости крупных частиц бо - ридов и карбоборидов хрома Cr 2 B и Cr 2 (B,C), поскольку у структурных составляющих на ос - нове никеля модули упругости относительно невелики . В частности , у борида никеля Ni 3 B модуль упругости составляет 172 ГПа [34], у борида хрома состава Cr 2 B, напротив , модуль упругости чрезвычайно высок (410 ГПа ) [34]. Врезультате высокотемпературной ( при 1050 ° С ) обработки покрытия не только образуются ча - стицы упрочняющих фаз более крупные , чем в исходном наплавленном лазером покрытии , но и существенно увеличивается объемная доля боридов ( карбоборидов ) хрома с повышенны - ми модулями упругости , а количество эвтектики γ + Ni 3 B со значительно более низким уровнем E *, напротив , снижается ( см . рис . 4, а , в ). Следу - ет отметить , что при индентировании с исполь - зованной в настоящем исследовании максималь - ной нагрузкой 1,98 Н (200 гс ) анализировали средние микромеханические свойства покрытия с данным типом структуры , а не характеристики отдельных фаз . В работе [35] также наблюдали зависимость среднего модуля упругости компо - зиционного материала от количества фаз с раз - ными модулями упругости . Как следует из рис . 5, а , значения полной механической работы при индентировании W t , определяемой площадью под кривой нагрузки