Obrabotka Metallov 2012 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (57) 2012 69 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ной 5 мм. В качестве наносимого материала ис- пользовали твердосплавную порошковую смесь ВК6. Доставку частиц смеси производили по технологии шликерного литья. Образцы с про- межуточным слоем хрома были подготовлены путем предварительного магнетронного напы- ления слоя толщиной 1…2 мкм на поверхность отожженной стали 20. Напыление производи- ли в Институте автоматики и электрометрии СО РАН. Формирование слоя осуществля- ли в атмосфере аргона при давлении в камере ≈ 2,5·10 –2 Па. Процесс напыления состоял из двух этапов: формирование центров кристал- лизации при напряжении 2 кВ, токе 30 … 40 мА в течение 5 мин и нанесение пленки хрома при напряжении 600 В, токе 2 А и продолжитель- ности процесса 15 мин. Жидкофазное спекание композиций производили в вакуумной печи СГВ-2.4.2/15 И2 при температуре 1390 °С с вы- держкой 5 мин. Средняя скорость нагрева со- ставляла 0,2…0,5 °С/с, скорость охлаждения – 0,1…0,3 °С/с. Вакуум в рабочей камере печи на протяжении всего процесса спекания поддер- живался не хуже 4·10 –3 Па. Анализ микроструктуры, фазового и хи- мического состава спеченных композиций проводили на поперечных микрошлифах. Ме- таллографические исследования выполняли с использованием оптического микроскопа Carl Zeiss AxioObserver A1m в диапазоне увели- чений от 25 до 1000 крат. Детальный анализ отдельных структурных составляющих про- водили на электронном микроскопе Carl Zeiss EVO50 XVP. Фазовые превращения в компо- зициях оценивали по рентгенограммам, полу- ченным на рентгеновском θ – θ дифрактометре ARL X’TRA. Съемку дифракционных картин производили по схеме Брэгга – Брентано с при- менением в качестве источника рентгеновско- го излучения длиннофокусной трубки с мед- ным анодом мощностью 2,2 кВт. В качестве детектора рентгеновских лучей использовали энергодисперсионный Si(Li) детектор, позво- ляющий анализировать излучение в диапазоне энергий, отвечающих Cu Kα 1 /α 2 длинам волн. Дифракционные картины были зарегистриро- ваны в пошаговом режиме сканирования со временем накопления 10 с на точку и шагом ∆2θ = 0.05°. Результаты и обсуждение Предварительный металлографический анализ осажденных слоев хрома на стальных образцах позволил выявить присутствие де- фектов поверхностного слоя в виде трещин (рис. 1). Нами предполагалось, что наличие несплошностей распыленного слоя будет спо- собствовать химическому взаимодействию ча- стиц карбида вольфрама покрытия с железом основного металла только в локальных обла- стях покрытия. Рис. 1 . Поверхность стали 20 с осажденным слоем хрома Металлографическое исследование спе- ченных композиций с промежуточным слоем свидетельствует об отсутствии влияния хро- ма на характер и интенсивность химических процессов, протекающих на этапе спекания твердосплавной смеси на стальной поверхно- сти. Согласно данным анализа в композициях системы «твердосплавная смесь ВК6 – проме- жуточный слой хрома – сталь 20» предвари- тельно распыленный слой хрома не позволяет сформировать в покрытии структуру твердого сплава (рис. 2). В оплавленном слое образцов наблюдаются поры размером до 400 мкм. Нами предполагается, что в процессе жидкофазного спекания порошковой смеси покрытия про- исходит растворение слоя хрома в материа- ле жидкой фазы и последующее интенсивное химическое взаимодействие частиц карбида вольфрама с железом стальной основы. Об активном взаимодействии компонентов по- крытия и основного металла свидетельствует отсутствие карбидов WC в составе покрытия,