Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 2 2020 90 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Введение Хромоникелевые аустенитные стали широко применяются во многих областях промышлен - ности ввиду благоприятного сочетания таких свойств , как технологичность и относительная дешевизна в сочетании с высокой жаростойко - стью и коррозионной стойкостью [1]. Однако су - щественным недостатком сталей данного клас - са является низкое сопротивление воздействию абразивных частиц в различных условиях из - нашивания . Формирование на рабочей поверх - ности деталей защитных слоев является эффек - тивным и технологичным способом решения данной проблемы [2, 3]. В качестве материалов для формирования твердых слоев , стойких к абразивному изна - шиванию , сухому трению и трению в услови - ях граничной смазки , широкое промышленное применение нашли самофлюсующиеся сплавы на никелевой основе (Ni-Cr-Si-B- сплавы ) [4–9]. Самофлюсующиеся сплавы представляют со - бой хорошо изученный класс материалов , харак - теризующийся наличием твердых включений различного состава и стехиометрии , распреде - ленных в пластичной матрице сплава . Основная особенность самофлюсующихся сплавов – нали - чие в их составе кремния и бора , которые защи - щают расплавленный металл от окислительных процессов , возникающих при формировании на - плавленного слоя . Повышение функциональных характеристик этих сплавов возможно за счет введения в состав наплавочных материалов до - полнительных упрочняющих компонентов , на - пример , карбидов вольфрама , титана и хрома [10–14]. Известно , что твердость и износостой - кость боридов переходных металлов в несколько раз превышают характеристики соответствую - щих им карбидов . Высокий комплекс свойств боридов объясняется особенностями кристалли - ческого строения , плотностью упаковки и жест - костью элементарной ячейки [15]. В настоящее время активно развиваются технологии поверхностного упрочнения , ос - нованные на применении высококонцентриро - ванных источников энергии , например таких , как лазерное излучение или электронные пуч - ки . Оплавление поверхности обрабатываемой детали и введение в расплав модифицирую - щего компонента обеспечивает формирование функциональных слоев с требуемым уровнем свойств [16–19]. Наплавка пучком электронов , выведенных в воздушную атмосферу , является эффективным способом поверхностно - объемного упрочне - ния деталей . Диапазон энергии электронов 0,8…1,4 МэВ позволяет формировать слои , толщина которых может достигать нескольких миллиметров за один проход . Вывод высококон - центрированного электронного луча за пределы вакуумной среды значительно сокращает время обработки крупногабаритных изделий [19–21]. Известно , что существенное влияние на по - казатели твердости и износостойкости защит - ных слоев в условиях абразивного воздействия оказывает доля упрочняющих частиц , располо - женных в матрице наплавляемого слоя . В слу - чае , когда объемная доля частиц упрочняющей фазы является недостаточной , значительного улучшения эксплуатационных характеристик может не произойти . В то же время слишком большая доля упрочняющих частиц в покры - тии может привести к его охрупчиванию [22]. Таким образом , определение рационального соотношения упрочняющих добавок и базово - го материала наплавки является важной техно - логической задачей , позволяющей эффективно повысить эксплуатационные характеристики разрабатываемых поверхностно упрочненных материалов . Цель настоящей работы заключалась в по - вышении триботехнических свойств поверх - ностных слоев заготовок из нержавеющей стали путем создания функциональных защитных сло - ев с использованием технологии вневакуумной электронно - лучевой наплавки самофлюсующе - гося никелевого сплава в сочетании с бором , взя - тым в различных весовых соотношениях . Методика исследований Наплавка порошковых смесей осущест - влялась на пластины из нержавеющей стали 12 Х 18 Н 9 Т размером 100×50×12 мм . В качестве базового материала для формирования защитных слоев был использован промышленный само - флюсующийся сплав на никелевой основе марки ПН 77 Х 15 С 3 Р 2 производства ПАО « Тулачермет » ( ТУ 147-1-3758-84) дисперсностью 80…150 мкм . Химический состав основного и наплавляемого материалов представлен в табл . 1.