Obrabotka Metallov 2013 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (61) 2013 13 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ми разработано множество марок сложнолегиро- ванных Ni–Al-сплавов различного назначения, включающих более 15–20 легирующих и микро- легирующих элементов, многие из которых явля- ются дорогостоящими [15, 16, 17]. Применение таких сложных по составу сплавов обусловлено, прежде всего, необходимостью обеспечения вы- соких прочностных свойств при рабочих тем- пературах, близких к температурам плавления, во всем объеме материала. В настоящее время наблюдается тенденция к снижению количе- ства легирующих элементов [18]. Наибольшее значение в структуре жаропрочных сплавов на основе системы Ni–Al имеет дисперсионно- твердеющая γ′-фаза (Ni 3 Al) [19, 20, 21]. Опти- мальной для промышленных Ni–Al-сплавов считается объемная доля γ′-фазы в пределах 50...70 %, что обеспечивает наилучшее сочета- ние физико-механических свойств при рабочих температурах до T ≈ 1000...1200 °C. Использова- ние Ni–Al-сплавов в качестве функциональных покрытий дает возможность исключить из со- става редкоземельные и другие легирующие эле- менты без существенного падения жаростойких и жаропрочных характеристик [22, 23]. Таким образом, получение функциональных покрытий на основе системы Ni–Al-методом электроискровой обработки конструкционных и инструментальных сталей представляет научно- практический интерес. В данной работе приве- дены результаты исследований электроискро- вых покрытий, полученных при использовании синтезированных Ni–Al-сплавов различного со- става. Методика и материалы Материалом катода выбрана широко применя- емая сталь 20Х13 [24]. Сплавы на основе системы Ni–Al для использования в качестве легирующих электродов получали в высокочастотной индук- ционной печи «Аверон УЛП 2.2» с применением инертного газа и разливкой в предварительно ра- зогретую до T = 500 °С графитовую форму. Элек- троискровую обработку производили на уста- новке «Элитрон-22А» ( F = 110 Гц, U = 15...90 В, I = 0,5...3,0 А). Химический состав определяли на рентгенофлуоресцентном волнодисперсион- ном спектрометре «Спектроскан МАКС-GV». Рентгенофазовый анализ производился на диф- рактометре «ДРОН-7» (Cu Kα ). Металлографиче- ский анализ выполнялся с помощью оптическо- го микроскопа «Planar Micro-200» и растрового электронного микроскопа «Hitachi SU-70». Ми- кротвердость определяли на микротвердомере «ПМТ-3». Испытания на жаростойкость прово- дились согласно ГОСТ 6130-71 [25]. Результаты и обсуждение В связи с многофакторным, сложным по сво- ей физико-химической природе электроискро- вым процессом получить функциональные по- крытия с заданными свойствами, отвечающими свойствам исходным электродных материалов, не всегда представляется возможным. Поэто- му состав, структура и свойства покрытий мо- гут разниться от аналогичных характеристик исходных электродных материалов. Исходя из этих соображений в качестве анодных материа- лов разработаны и получены интерметаллидные сплавы Ni–Al различного состава, в некоторых случаях отличающиеся от оптимального по сте- хиометрии Ni 3 Al-сплава [26] (см. таблицу). Химический и фазовый состав сплавов системы Ni-Al Номер сплава Состав, масс.% (ост. – примеси Fe) Фазовый состав Ni Al 1 30,3 69,5 Al, NiAl 3 2 57,2 42,1 NiAl 3 66,9 32,9 (Ni), Ni 3 Al NiAl 4 79,3 20,1 (Ni), Ni 3 Al NiAl 5 83,5 16,4 (Ni) Ni 3 Al Результаты рентгенофазового анализа пока- зали наличие в двух сплавах (№ 3 и 4) γ-твердого раствора, γ′-фазы (Ni 3 Al) с когерентной твердому растворуГЦК-решеткойифазыNiAl (рис. 1). Тер- мическая обработка данных сплавов ( T = 700 °C и T = 770 °C, 6 ч, охлаждение с печью) позволи- ла увеличить объемную долю преципитата Ni 3 Al