ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 2 2023 93 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Структура и свойства низкоуглеродистой стали после плазменной наплавки борсодержащей обмазки Андрей Балановский a, Ван Винь Нгуен b, *, Наталья Астафьева с, Руслан Гусев d Иркутский национальный исследовательский технический университет, ул. Лермонтова, 83, г. Иркутск, 664074, Россия a https://orcid.org/0000-0002-6466-6587, fuco.64@mail.ru, b https://orcid.org/0000-0001-6514-9015, nguyenvanvinh190596@gmail.com с https://orcid.org/0000-0003-4957-9597, anstella@mail.ru, d https://orcid.org/0000-0003-4217-1329, deltadota_99@mail.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2023 Том 25 № 2 с. 93–103 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.2-93-103 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Известно, что при эксплуатации стальных деталей и инструментов наиболее интенсивным внешним воздействиям подвергаются поверхностные слои, поэтому зачастую структура ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 669-15:621.793.6 История статьи: Поступила: 02 марта 2023 Рецензирование: 24 марта 2023 Принята к печати: 12 апреля 2023 Доступно онлайн: 15 июня 2023 Ключевые слова: Плазменная наплавка Аморфный бор Бориды железа Покрытие Благодарности Исследования частично выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» (соглашение с Минобрнауки № 13.ЦКП.21.0034). АННОТАЦИЯ Введение. Одним из эффективных термохимических методов повышения твердости стали является борирование путем диффузии атомов бора в стальную поверхность при высоких температурах. В результате борирования на поверхности стали образуются покрытия, состоящие из столбчатых кристаллов FeB и Fe2B. Объёмная доля фаз и толщина покрытий зависят от температуры нагрева и химического состава исходного материала и насыщающей среды. Основной недостаток этих боридных слоев – их высокая хрупкость. Борирование за счет плазменного нагрева является одной из альтернатив процессу диффузионного борирования для сведения к минимуму хрупкости борированного слоя. Цель работы: формирование боридных покрытий на низкоуглеродистой стали с использованием технологии плазменной наплавки. Методы исследования: определение содержания химических элементов с помощью электронно-зондового микроанализатора, металлографические исследования, анализ фазового состава наплавленного слоя покрытия, а также измерение микротвердости покрытия после плазменной наплавки. В работе исследованы боридные покрытия, полученные на низкоуглеродистой стали 20 методом плазменной наплавки борсодержащей обмазки. В качестве легирующего элемента использовался аморфный бор в виде порошка. Параметром, варьируемым в процессе плазменной наплавки, являлась сила тока (120, 140 и 160 А). Результаты и обсуждения. На основании выполненных исследований установлено, что возможно получить боридные слои на поверхности стали с использованием метода плазменной наплавки. Отмечено, что поверхностный слой покрытия 1-го и 2-го образцов после плазменной наплавки имеет гетерогенную структуру, состоящую из рядов различных зон. Первая зона имеет заэвтектическое строение и состоит из первичных боридов FeB и Fe2B, которые находятся в эвтектике, состоящей из Fe2B и α-Fe. Вторая зона покрытия сверху границы с основным металлом представлена колониями эвтектики из Fe2B и α-Fe. На 3-м образце структура имеет доэвтектическое строение из боридной эвтектики и первичных дендритов α-твердого раствора бора в железе. Максимальная твердость зафиксирована на поверхности первого образца и составляет 1575 HV. Глубина упрочненного слоя повысилась с увеличением силы тока, однако значение твердости и содержание бора уменьшались после обработки. Небольшой градиент твердости, наблюдаемый по глубине покрытия, а также постепенное снижение твердости благодаря наличию переходной зоны считаются благоприятными для хорошей адгезии боридного слоя к поверхности основного материала. Для цитирования: Структура и свойства низкоуглеродистой стали после плазменной наплавки борсодержащей обмазки / А.Е. Балановский, В.В. Нгуен, Н.А. Астафьева, Р.Ю. Гусев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2023. – Т. 25, № 2. – С. 93–103. – DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.2-93-103. ______ *Адрес для переписки Нгуен Ван Винь, аспирант Иркутский национальный исследовательский технический университет, ул. Лермонтова, 83, 664074, г. Иркутск, Россия Тел.: 89050160252, e-mail: nguyenvanvinh190596@gmail.com и свойства поверхностных слоев оказывают решающее влияние на работоспособность изделий в целом. Следовательно, создание поверхностных слоев с необходимыми функциональными свойствами более выгодно, чем получение стали с аналогичными свойствами, а в ряде случаев является единственно возможным техническим решением [1–3]. Борирование – это один из перспективных методов повышения поверхностной твердости и износостойкости, стойкости к окислению
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1