Obrabotka Metallov 2012 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (54) 2012 105 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ щие собой скопления карбидных частиц WC (размером до 1 мкм) и (Fе,W) 6 C (размером 3…5 мкм), рис. 3, б . Значения микротвердости скоплений составляют 24 300 МПа, что значительно превышает микро- твердость промышленных твердых сплавов. Рентгеноструктурным ана- лизом оплавленных образцов было установлено присутствие карбида (Fе,W) 6 C, α-Fe и WC. Металлографическиеисследова- ния покрытий, полученных на ста- ли 20 после лазерного оплавления при различных мощностях лазер- ного луча (от 1,7 до 2,8 кВт), выявили сложный состав поверхностного слоя (рис. 4). В структу- ре поверхностного слоя можно выделить: обла- сти покрытия, имеющие дендритное строение; участки покрытия, имеющие в своем составе ча- стицы карбида вольфрама и включения двойных карбидов (Fе,W) 6 C; закаленную структуру стали 20; исходную структуру стали 20. Замечено, что увеличение мощности лазер- ного луча способствует увеличению объема рас- плавленного металла, что способствует увели- чению области, имеющей дендритное строение. Кроме того, на границе с покрытием присутству- ет науглероженная область, которая вследствие интенсивного отвода тепла в процессе обработ- ки претерпела мартенситное превращение. Структурные изменения в процессе лазер- ного оплавления аналогичны изменениям, име- ющим место при спекании в вакуумной печи. Отличительной особенностью является то, что минимизация времени спекания приводит к зна- чительному уменьшению размеров дендритных колоний, а также образующихся частиц карбидов (Fе,W) 6 C. Например, размер дендритных коло- ний эвтектики Fe – (Fе,W) 6 C при спекании в ва- куумной печи лежит в диапазоне 250…600 мкм, а при спекании лазерным лучом – 20…50 мкм. Образование большого количества структур- ных элементов связано с неравномерным рас- пределением вольфрама и углерода в различных областях покрытия. В местах с большими кон- центрациями вольфрама и углерода двухфазная структура «WC-связка» сохраняется. Уменьше- ние содержания углерода приводит к появлению карбидов (Fе,W) 6 C и скелетообразных дендри- тов. Незначительное уменьшение концентрации вольфрама приводит к преобладанию Fe в соста- ве эвтектики. Дальнейшее уменьшение количе- ства вольфрама делает присутствие (Fе,W) 6 C в составе эвтектики незначительным. Подтверж- дением данного предположения могут выступать результаты определения концентрации вольфра- ма, углерода и железа в материале связки покры- тия (см. рис. 5 и таблицу). Измерения микротвердости в поперечном сечении полученных композиций показали, что значения микротвердости находятся примерно Рис. 5 . Микроструктура детонационного покрытия после оплавления лазерным лучом Содержание химических элементов в материале связки покрытия (к рис. 5) Элемент Спектр 1 Спектр 2 Спектр 3 весовой % атомный % весовой % атомный % весовой % атомный % C 5,14 21,62 7,69 30,70 8,04 33,61 Fe 76,92 69,54 71,84 61,65 62,19 55,91 Co 6,72 5,76 4,19 3,41 4,06 3,46 W 11,21 3,08 16,28 4,24 25,72 7,02 Итого 100,00 100,00 100,00