Obrabotka Metallov 2012 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (57) 2012 84 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Методика проведения исследований В качестве объекта исследования нами были рассмотрены покрытия, полученные ме- тодом вневакуумной электронно-лучевой на- плавки порошковых смесей на подложку из низкоуглеродистой стали 20. Для наплавки ис- пользовали порошковую смесь, состоящую из аморфного бора и флюса MgF 2 с плотностью насыпки 0,2 г/см 2 . Вневакуумную электронно- лучевую обработку проводили на промышлен- ном ускорителе электронов ЭЛВ-6 в Инсти- туте ядерной физики СО РАН по следующим режимам: ток пучка I – 3...6 мА, диаметр пучка d – 10 мм, скорость перемещения электронно- го пучка v – 10 мм/с, расстояние от выпуск- ного окна до обрабатываемой поверхности h – 90 мм. Структуру наплавленного покрытия оценивали с помощью оптического микроско- па Carl Zeiss AxioObserver Z1m; твердость по- крытий – при помощи микротвердомера Wolp- ertGroup 402MVD. Износостойкость покрытия оценивали в условиях трения о закрепленные частицы абразива в соответствии с ГОСТ 17367. В качестве эталонов при проведении всех ис- пытаний на износостойкость использовались образцы с покрытием, полученным методом традиционного печного борирования. Результаты исследований Формирование покрытий при воздействии электронного пучка, выведенного в воздушную атмосферу, происходит в условиях непрерывно повышающейся температуры с последующим ускоренным охлаждением. Результаты структур- ных исследований показали, что в процессе на- плавки формируются покрытия, толщина кото- рых составляет ~1000 мкм. Наплавленные слои, сформированные при наплавке борсодержащих порошковых смесей, отличаются явно выра- женной градиентной структурой (см. рисунок). В покрытии наблюдаются крупные кристаллы первичных боридов и эвтектика Fe 2 B+Fe, что соответствует структуре заэвтектического типа. Бориды располагаются разрозненно и доста- точно равномерно по всему объему наплавки. Однако на некоторых участках, расположенных непосредственно вблизи поверхности образца, зафиксирована высокая плотность кристаллов борида железа, что свидетельствует о повышен- ном содержании бора в материале. В переходной зоне между наплавкой и основным металлом на- блюдается эвтектическая структура. Испытания боридных покрытий при трении о закрепленные абразивные частицы в опреде- ленной степени моделируют условия, возникаю- щие при контакте деталей машин и элементов конструкций с монолитной породой. Интен- сивное воздействие закрепленного абразива на материал обусловлено тем, что твердые зерна выполняют функцию своеобразных режущих микроэлементов. Полученные результаты хоро- шо соотносятся с твердостью и толщиной по- крытия. Микротвердость наплавки находится на уровне ~1.3 ГПа. При этом средняя микро- твердость крупных боридных кристаллов со- ставила ~1.6 ГПа, а средняя микротвердость эвтектической составляющей ~0.7 ГПа. Повы- а б Строение поверхностных слоев, полученных по технологии вневакуумной электронно-лучевой наплавки порошковой смеси “B-MgF 2 ”