Obrabotka Metallov 2014 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (62) 2014 50 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ жит некоторое количество бора, т. е. имеет фор- мулу Fe 3 (C,B) [2], и охрупчивает эту зону. Основная рабочая зона покрытий – зона бо- ридов М 2 B – на стали 4Х5МФС максимально пластична, за ней следует такая же зона на ста- ли марки Ст3, затем 7ХМФС и 12Х18Н10Т (см. табл. 2). Внешняя зона боридов FeB характери- зуется максимальной пластичностью на стали 7ХМФС. Значения контактного нормального модуля упругости всех зон покрытия на стали 12Х18Н10Т намного превышают соответствую- щие значения на других сталях. Наименьшие различия между зонами по этому показателю, что является предпочтительным при эксплуата- ции, отмечено в покрытии на стали 4Х5МФС, а максимальные – на стали 7ХМФС. Характер повреждения борированных слоев на исследованных сталях существенно отличает- ся. Прималых нагрузках (196Н) минимальный из- нос характерен для покрытия на штамповой стали 7ХМФС (табл. 3), а максимальный – на углероди- стой стали Ст3. При увеличении нагрузки вдоль дорожки износа покрытия на стали 7ХМФС об- разуется магистральная трещина, проникающая в основу, за счет которой общая глубина износа становится значительной. При нагружении 392 и 588 Н максимальной износостойкостью обла- дает покрытие на стали 4Х5МФС. Боридное по- крытие на стали 12Х18Н10Т в большей степени сохранилось на участке износа – практически по всей площади дорожки присутствует зона (Fe,Cr,Ni) 2 B. Результаты испытаний износостойкости со- гласуются с данными, полученными при микро- индентировании покрытий. Минимальный ли- нейный износ наблюдали у покрытия на стали 4Х5МФС (см. табл. 3), причем отмечена пласти- ческая деформация зерен М 2 В под действием индентора. Зафиксирован массоперенос и диф- фузионное схватывание боридов М 2 В на поверх- ность твердосплавного индентора. Легирующие элементы основы оказали влия- ние и на характер разрушения боридных покры- тий при термоциклировании. В большей степени покрытие сохранилось на стали 4Х5МФС, лишь на отдельных локальных участках наблюдали от- слаивание внешней зоны покрытия (Fe,Cr)B. На участках локализации пластической деформации в поверхностном слое отмечено «разрыхление» покрытия (рис. 3, а ): иглы боридов раздвигаются на некоторое расстояние друг от друга, образуя микротрещины. Следует отметить, что отслаи- вание внешней зоны покрытия, состоящей из боридов МВ, характерно для покрытий на всех исследованных сталях. После 20 циклов нагрева до 900 °С и охлаждения до комнатной темпера- туры на поверхности образца из стали 7ХМФС наблюдали растрескивание боридного покры- тия во взаимно перпендикулярных направлени- ях (рис. 3, б ). В большей степени отслаивание внешней зоны боридов FeB проявилось на угле- родистой и аустенитной сталях (рис. 3, в ). Иглы боридов Fe 2 B в покрытии на углеродистой стали в процессе термоциклирования выталкивались оксидами железа (рис. 3, г ) по механизму, рас- смотренному ранее в статье [8]. Т а б л и ц а 3 Результаты испытаний износостойкости боридных покрытий Марка стали Нагрузка, Н Глубина дорожки износа, мкм Средняя шероховатость поверхности Ra, мкм Максимальная высота профиля Rt, мкм 4Х5МФС 196 69,8 3,9 21,7 392 90 0* 20 588 110 0 20 7ХМФС 196 21,3 1,2 6,6 392 130 10 20 588 140 0 20 12Х18Н10Т 196 64,3 0,3 1,6 392 100 0 0 588 280 10 30 Ст3 196 100 0 0 392 220 0 0 588 330 0 10 *  Нулевое значение шероховатости соответствует сильно притертой поверхности в центре дорожки износа.