OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 3 2024 253 MATERIAL SCIENCE дрения индентора; hmax – максимальная глубина внедрения индентора. Исследования трибологических свойств были проведены на лабораторной установке по схеме «палец – диск» в соответствии с рис. 2. Скорость трения составляла 5 м/с при нагрузках 30, 75, 100 и 130 Н. При каждом испытании путь трения составлял 5000 м. Образцы типа «палец» были изготовлены из стали с покрытием А и покрытием Б. Образец типа «диск» представлял собой диск, изготовленный из стали Х12М. В ходе испытаний была измерена сила трения с помощью рессоры с наклеенными на нее тензометрическими датчиками сопротивления. Нагрев поверхностей трения происходил за счет самого трения, внешние источники нагрева не использовались. Температуру нагрева поверхности трения измеряли с помощью термопары, установленной на образце типа «палец» вблизи поверхности трения. Рис. 2. Схема трибологического нагружения «палец – диск» Fig. 2. Tribological loading scheme “pin-on-disc” Для измерения параметров шероховатости и получения 3D-профилометрии поверхностей образцов с покрытиями в исходном состоянии и после испытаний использовали бесконтактный профилометр-профилограф Optical profi ling system Veeco WYKO NT 1100. Результаты и их обсуждение Определение структуры и фазового состава покрытий Результаты металлографических исследований показали, что сформированные многослойные покрытия состоят из последовательно нанесенных слоев с общей толщиной всего покрытия до 800…850 мкм. На рис. 3 представлена микроструктура и распределение элементов в полученных покрытиях. Выполненный ранее [17] фазовый рентгеноструктурный анализ показал, что первый металлический слой покрытия А состава 1 (обозначенный цифрой 1 на рис. 3, а) состоит из твердого раствора Cr, Si и Mn в α-Fe с упрочняющими фазами в виде карбидов и силицидов хрома и марганца (Cr23C6, Cr5Si3, CrSi, Cr3Si и Mn5Si3) и боридов железа FeB (Fe2B). Металлический слой покрытия Б состава 2 (обозначенный цифрой 1 на рис. 3, б) состоит из двух твердых растворов феррита α-Fe и аустенита γ-Fe. Упрочняющими фазами являются дисперсные карбиды, силициды и бориды (NiSi2, Ni3Si2, Mn5Si3, Fe5Si3, Fe2B). Второй переходный слой и внешний оксидный слой (обозначенные цифрами 2 и 3 на рис. 3, а и б) обоих покрытий состоят из α-твердого раствора на основе Fe и оксидов FeO, Fe2O3 и Fe3O4. Определение микромеханических свойств напыляемых покрытий По результатам инструментального микроиндентирования установлено, что наибольшим уровнем микротвердости обладает первый металлический слой (1), для покрытия А его микротвердость составила 1030 HV 0,1. Первый металлический слой (1) покрытия Б характеризовался микротвердостью 745 HV 0,1. Повышенная твердость металлического слоя покрытия А связана с большим содержанием в нем упрочняющих фаз. Микротвердость переходного слоя (2) составляет 650 HV 0,1 для покрытия А и 580 HV 0,1 для покрытия Б. Микротвердость внешнего оксидного слоя (3) для обоих покрытий составляет 290 HV 0,1. Разброс микротвердости в смежных областях достигает ∼ 350…380 HV 0,1 для покрытия А и ~ 150…300 HV 0,1 для покрытия Б, что объясняется снижением объемной доли упрочняющей фазы (табл. 2 и 4). Упрочняющие фазы в покрытиях снижают значения максимальной и остаточной глубины вдавливания индентора hmax и hp, что приводит к повышению значений твердости вдавливания при максимальной нагрузке HIT (означает увеличение сопротивле ния постоянной деформации) и твердости по Мартенсу HM, учитывающей как пластическую, так и упругую деформацию. Модуль упругости при индентировании Е* обоих покрытий меняется незначительно (рис. 4, а и 5, а, табл. 2 и 4).
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1