Obrabotka Metallov 2013 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (61) 2013 54 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ в объем заготовки. Кроме пластин α'-фазы ме- тодами электронной микроскопии в образцах 1TNC и 2NC были обнаружены тонкие прослой- ки другой фазы ( рис. 3, д , е ). Данные пластины предположительно являются β-титаном, однако наличия пиков данной фазы на дифрактограм- мах не обнаружено. В работе [10] было показа- но, что при вневакуумной электронно-лучевой наплавке бета-изоморфного тантала на титано- вые пластины заметные пики β-Ti появлялись при концентрации легирующего элемента свы- ше 17 %, что объяснялось влиянием текстуры кристаллизации. Объемная доля и тип распределения карбид- ной фазы изменяются в направлении от поверх- ности в глубь покрытия. При этом доля карбид- ной фазы в покрытии 1TNC меньше, так как в исходной насыпке присутствовало меньшее ко- личество углерода. Вследствие малого времени выдержки ме- талла в расплавленном состоянии до процес- са кристаллизации проявляется градиент по составу покрытия. Во время охлаждения на- чинается кристаллизация из расплава за счет теплопередачи от наплавленного слоя в глубь материала [18]. Вблизи поверхности покрытия карбид- ная фаза представлена округлыми частицами (рис. 3, г ). Часто карбидные частицы в этой зоне срастались между собой, образуя плотный слой. На глубине около 100 мкм от поверхности за- фиксированы дендритные кристаллы TiC, об- разовавшиеся в процессе первичной кристал- лизации (см. рис. 3). Дендриты растут хаотично вследствие сложного характера теплообмена в процессе обработки и в зоне, прилегающей к ЗТВ, практически не выявлены. Конвекция в жидком титане приводит к разориентации ден- дритов карбида титана и анизотропии микро- структуры [17, 19]. В связи с высокой объемной долей карбида титана, имеющего твердость выше 2800 HV, ми- кротвердость покрытий увеличивается (рис. 4). Твердость наплавленных слоев всех исследован- ных образцов превышает твердость основного металла. Аналогичный эффект наблюдали ав- торы работ [20–21]. Наибольшее значение микротвердости дости- гается вблизи поверхности покрытия (4,8 ГПа). Значения твердости образца 2NC меньше по сравнению с другими образцами, так как доля карбидной фазы в покрытии меньше. Твердость покрытия снижается в направлении от поверхно- сти к ЗТВ, что обусловлено уменьшением объем- ной доли твердых карбидных частиц. Твердость ЗТВ плавно снижается до уровня твердости основного металла (1,8 ГПа). На рис. 5 приведены результаты испытаний на износостойкость поверхностно легированных слоев титана. На всех образцах с поверхностно легированным слоем наблюдалось уменьшение глубины лунки износа. Твердый карбид титана Рис. 5. Потеря массы образцов при воздействии нежестко закрепленных частиц абразива Рис. 4. Распределение микротвердости по глубине наплавленного слоя: а – образец 1TNC; б – образец 2NC; в – образец 3TC