Obrabotka Metallov 2012 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (54) 2012 101 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ рению карбидов. Растворение упрочняющего компонента происходит с образованием круп- ных карбидов (Fe,W) 6 C и эвтектик дендритной формы Fe – (Fе,W) 6 C, что приводит к значитель- ному снижению характеристик долговечности и надежности покрытия и композиции в целом. Существенное влияние на скорость протека- ния химической реакции между WC и Fe оказы- вают технологические режимы, а именно ско- рость нагрева и время жидкофазного спекания. Значительного уменьшения степени взаимодей- ствия можно достигнуть за счет обработки кон- центрированными потоками энергии. Примене- ние высокоэнергетических методов (лазерный и электронный луч) для нанесения покрытий позволяет за относительно малые промежутки времени получить высокие температуры на по- верхности изделий, а высокая теплопроводность стальных образцов приводит к быстрому отводу тепла в глубь металла. Это обеспечивает возмож- ность создания новых изделий с покрытиями, сочетающих высокую долговечность с достаточ- ной надежностью. Цель работы . Исследование структуры и свойств вольфрамокобальтовых покрытий, по- лученных с применением методов лазерного и электронно-лучевого оплавления. Одним из этапов достижения поставлен- ной цели являлось исследование структурно- фазовых превращений, протекающих в воль- фрамокобальтовой порошковой смеси ВК6 при нагреве до температур жидкофазного спекания. Материалы и методы исследования В качестве упрочняемого металла выбрана конструкционная углеродистая сталь 20, в каче- стве материала покрытия – вольфрамокобальто- вая порошковая смесь ВК6. Для детонационно- го напыления использовали порошковую смесь DURMAT 101 WC/Co 88/12. Доставку частиц покрытия на упрочняемую поверхность стальных образцов осуществляли с применением шликерного литья и детонацион- ного напыления. Детонационный метод был вы- бран с целью обеспечения оплавляемому слою достаточной технологической прочности, по- зволяющей проводить обработку с применением лазерного нагрева. При этом структура детона- ционных покрытий не оптимизировалась по по- ристости и прочностным характеристикам. На- пыление осуществляли на установке Detonation Spray equipment, CCDS 2000 при следующих тех- нологических режимах: длина ствола – 800 мм; расстояние до образца – 200 мм; детонирующий газ – С 2 Н 2 + 1,05 О 2 ; заполнение ствола 34 %; скорость полета частиц – 596 м/c. Структуру поверхностных слоев с покры- тиями, полученными высокоэнергетическими методами, сравнивали со структурой покрытий, полученных жидкофазным спеканием в вакуум- ной печи. Спекание проводили в вакуумной печи СГВ 2.4.2/15 при скоростях нагрева от 0,4 до 1 °С/с и времени спекания от 5 до 60 с. Обработку детонационных вольфрамоко- бальтовых покрытий лазерным излучением осу- ществляли на лазерном технологическом ком- плексе «Сибирь-2» в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН. Мощность лазерного излучения составляла: 1,7; 2; 2,2; 2,4; 2,6; 2,8 кВт, скорость перемещения образцов от- носительно лазерного луча – 2 м/мин. Электронно-лучевое оплавление покры- тий проводили на промышленном ускорителе электронов ЭЛВ-6 в Институте ядерной физики СОРАН.Обработкуосуществлялипоследующим режимам: ускоряющее напряжение – 1,4 МэВ; ток электронного пучка – 4, 8 и 12 мА; расстояние от выпускного окна до образца – 70 мм; скорость перемещения образца относительно пучка – 10 мм/с. Металлографические исследования прово- дили на световом микроскопе Сarl Zeiss AXIO Observer A1m и растровом электронном микро- скопе Carl Zeiss EVO50, оснащенном микроана- лизатором EDS X-Act, который позволяет про- водить химический анализ участков размером 1 мкм. Исследование фазового состава порошковой смеси ВК6 при температурах 20, 400, 600, 800, 1000 и 1200 °С проводили на рентгеновском θ – θ дифрактометре ARL X’TRA компании «Thermo Electron SA». Съемка дифракционных картин производилась по схеме Брэгга – Брентано с при- менением в качестве источника рентгеновского излучения длиннофокусной трубки с медным анодом мощностью 2,2 кВт. Нагрев образцов проводили в вакуумной камере модели НТК2300 производства компании Anton Paar. Скорость на- грева образцов составляла 1 °С/с. Вакуум в ка-