ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 2 2022 84 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ что сталь AISI 304 без покрытия в первом цикле испытания прибавила в весе, а в последующих монотонно теряла вещество. Это нельзя объяснить отслоением оксидных слоев, как было сказано в работе [26], по причине нахождения образцов в керамических тиглях в процессе испытания на жаростойкость. Поэтому единственным объяснением наблюдаемой потери массы стали AISI 304 может быть выгорание углерода, фосфора и серы, входящих в ее состав (см. табл. 2). Примечательно, что в вышеуказанной работе за 100 часов испытаний при 900 °С привес стали AISI 304 составил всего 6,5 г/м2, а в работе [27] – 22,2 г/м2 за 90 часов. Скорость окисления образца Cr5 была наибольшей среди покрытий до 65 часов, а затем привес прекратился, что можно объяснить действием двух разнонаправленных процессов: потерей массы подложкой и привесом покрытия. Таким образом, жаростойкость покрытия Cr5 можно квалифицировать как наихудшую. Лучшей жаростойкостью обладало покрытие Cr15. Привес в процессе высокотемпературного окисления обусловлен фиксацией кислорода на поверхности образцов с образованием магнетита Fe2O3 и гематита Fe2O3 (рис. 5, б). По данным РФА на поверхности образцов после испытания на жаростойкость также наблюдался феррохром Fe0.52Cr1.36, интенсивность рефлексов которого монотонно возрастала от образца Cr5 к Cr15. Это объясняется снижением толщины оксидного слоя и подтверждает улучшение жаростойкости покрытий с ростом CrB2 в анодной смеси. В целом применение электроискровых Fe-Cr-B покрытий позволяет повысить жаростойкость нержавеющей стали AISI304 от 5 до 15 раз. На рис. 6 показано, что осаждение FeCr-B покрытий позволяет повысить твердость поверхности стали AISI 304 в 2,2 – 2,7 раз. С увеличением концентрации порошка CrВ2 в анодной смеси средняя микротвердость поверхности покрытий возрастала от 6,25 до 7,6 ГПа. Это может объясняться увеличением содержания хрома и боридных фаз в покрытии. Тем не менее умеренные значения твердости по сравнению с высокой твердостью боридов свидетельствуют о невысокой объемной доле керамических фаз в покрытиях, что согласуется с данными фазового анализа. В основном эти результаты согласуются с данными, полученными Рис. 6. Микротвердость покрытий по сравнению со сталью AISI 304 Fig. 6. Microhardness of coatings compared to AISI 304 steel в работе [9], где микротвердость газопламенных Fe87-xCr13Bx покрытий повышалась от 7,9 до 9 ГПа с ростом содержания бора от 1 до 4 масс.%. Кинетика изменения коэффициента трения образцов при испытании на износ в режиме сухого скольжения показана на рис. 7, а. Средние значения коэффициента трения покрытий были ниже, чем у нержавеющей стали, и находились в узком диапазоне от 0,69 до 0,71. Однако для образцов Cr10 и Cr15, осажденных с высоким содержанием порошка в анодной смеси, наблюдались узкие провалы на кривых коэффициента трения, тогда как у покрытия Cr5 кривая была гладкой. В отношении стали наблюдался высокий уровень шума на графике коэффициента трения, что связано с ее высокой пластичностью и с периодическим отложением и отслоением переносимого между трущимися поверхностями материала [28]. Так, в частности, у образцов Cr10 и Cr15 шум может быть вызван отслоением микроучастков покрытия из-за дефицита пластичной металлической связки. Результаты испытания покрытий на износ показали, что интенсивность изнашивания находилась в диапазоне 0,76…1,7 · 10–5 мм3/Нм (рис. 7, б). Она была ниже, чем у стали AISI 304, от 1,6 до 3,7 раз. Наиболее низкие значения износа продемонстрировало покрытие Cr5, что согласуется с данными по коэффициенту трения.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1