ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 4 2023 234 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Элементный состав образцов Elemental composition of specimens Марка стали С Si Mn Ni S P Cr Cu Ст3 0,14–0,22 0,15–0,3 0,4–0,65 до 0,3 до 0,05 до 0,04 до 0,3 до 0,3 40Х 0,36–0,44 0,17–0,37 0,5–0,8 до 0,3 до 0,035 до 0,035 0,8–1,1 до 0,3 40Х13 0,35–0,44 до 0,6 до 0,6 до 0,6 до 0,025 до 0,03 12–14 – 30ХГСН2А 0,27–0,34 0,9–1,2 1–1,3 1,4–1,8 до 0,025 до 0,025 0,9–1,2 до 0,3 Выбор данных сталей обусловлен возможностью выявления влияния углерода и других легирующих элементов (в частности, хрома и никеля) на процесс ДЛЛЖР. ДЛЛЖР проводилось в разработанной нами установке в расплаве эвтектики Pb-Li, в которую добавлялся порошок хрома в количестве 5 масс.% и порошок никеля в количестве 10 масс.% [20]. Покрываемые изделия выдерживались 480 минут в расплаве при температуре 1050 ºС в изотермическом режиме, при этом над поверхностью ванны находился аргон. После ДЛЛЖР поверхность образцов очищали от остатков расплава травлением в смеси уксусной кислоты и перекиси водорода. Состав диффузионных покрытий исследовали методом рентгеноспектрального микроанализа. При этом использовался растровый электронный микроскоп JEOL JSM-7500F, оснащенный рентгеновским спектрометром INCA x-sight (Оxford Instruments Analytical). Для выявления травления образцов из стали Ст3, 40Х применялся 4%-й раствор азотной кислоты в этиловом спирте, из сталей 40Х13, 30ХГСН2А – реактив Гречко. Определение микротвердости осуществлялось на электронном твердомере Dura Scan Falcon 500. Измерение микротвердости покрытий, а также переходных слоев и основного материала проводилось при нагрузке 10 грамм (ГОСТ 9450). Результаты и их обсуждение В результате исследований было выявлено, что ДЛЛЖР никелем и хромом приводит к формированию диффузионных покрытий на поверхности всех исследуемых материалов. На рис. 1 представлены микрофотографии образцов. В результате исследований было выявлено, что на поверхности всех исследуемых образцов при ДЛЛЖР сформировались диффузионные покрытия, при этом покрытие состоит из поверхностного слоя и переходной зоны. Переходная зона характеризуется отличными как от покрытия, так и от покрываемого материала элементным составом, структурой и микротвердостью (рис. 1–3). Однако структура и элементный состав этих покрытий были различны и определялись элементным составом покрываемой стали. Так, на поверхности сталей 40Х и 30ХГСН2А происходит формирование карбидного слоя, что подверждается результатами измерения микротвердости и результатми микрорентгеноспектрального анализа (рис. 2, 3). При этом карбидные зерна ориентированы перпендикулярно поверхности образца (рис. 1, а, г). На сталях Ст3 и 40Х13 формирования карбидного слоя не происходило. Формирование карбидного слоя связано с тем, что углерод, содержащийся в сталях, диффундирует к хрому, являющемуся сильным карбидообразующим элементом. При этом углерода, содержащегося в стали Ст3, оказалось недостаточно для формирования карбидного слоя. В случае со сталью 40Х13 отсутствие карбидного слоя объясняется тем, что в данной стали углерод связан в карбиды хрома, – это не позволяет ему активно диффундировать к поверхности образца, как в случае формирования покрытия на стали 40Х. Результаты измерения микротвердости представлены на рис. 2. Для выявления особенностей формирования и строения покрытий образцы были подвергнуты микрорентгеноспектральному анализу. Результаты представлены на рис. 3. Из представленных выше результатов микрорентгеноспектрального анализа выявлено, что элементный состав покрываемых материалов оказывал значительное влияние на концентрационное распределение элементов в поверхностных слоях изделий, подвергаемых ДЛЛЖР.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1