ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 1 2026 276 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ отраслей промышленности, которые в значительной степени полагаются на износостойкие материалы для добычи и переработки, поскольку оборудование должно выдерживать особенно агрессивные условия, требующие стойкости к истиранию, коррозии и эрозии. В работе [1] автор приводит сумму предполагаемой стоимости износа для канадской промышленности, составляющую 2,5 млрд долларов в год. На предприятиях по добыче нефтеносных песков Северной Альберты стоимость простоя любой из производственных линий оценивается в 3…6 млн долларов в день [1]. Для типичного оператора по добыче нефтеносных песков замена изнашиваемых деталей и оплата труда обходятся более чем в 40 млн долларов в год. Аналогичные ситуации можно найти в горнодобывающей, целлюлознобумажной промышленности и других отраслях не только за рубежом, но и в РФ. Известно, что ключом к максимизации надежности и времени безотказной работы деталей машин и механизмов является нанесение износостойких и доступных покрытий. Использование усовершенствованного износостойкого покрытия поверх обычного стального компонента или подложки обеспечивает значительную экономию с точки зрения стоимости материала и технологичности производства. В связи с этим для повышения износостойкости и коррозионной стойкости деталей машин и механизмов обычно применяются различные методы восстановления геометрических размеров изношенной детали и последующего упрочнения, такие как сварка, термическое напыление, наплавка, электроосаждение и осаждение из паровой фазы путем нанесения высокоизносостойких материалов на поверхность деталей [3, 4]. Технологии дуговой и плазменной наплавки используют широкий спектр процессов для нанесения износостойких твердых материалов [1, 2]. Дуговая сварка самозащитной порошковой проволокой (FCAW), не требующая дополнительного защитного газа, является широко распространенной технологией наплавки благодаря ряду преимуществ, таких как непрерывный процесс, пригодность для всех размеров и положений сварки. Износостойкость в основном обусловлена первичным карбидом хрома, образующимся в процессе затвердевания при сварке [1–3]. Было показано, что быстрые циклы нагрева и охлаждения, характерные для сварочных работ, влияют на морфологию микроструктур. Первичные карбиды образуют гексагональные стержни (M7C3 ) и эвтектическую фазу, состоящую из аустенита и мелких стержней карбидов M7C3 [5–8]. В качестве легирующих элементов для наплавочных материалов на основе железа используются C, Mn, Cr, Mo, Cu, Ni, Co, V, Ti, W, Nb и B [1, 2]. В зависимости от составляющих легирующих элементов они образуют одну или несколько микроструктур, включая аустенит, феррит, мартенсит и карбиды [1, 2]. Наплавочные сплавы на основе железа с высоким содержанием Cr и Mo способствуют образованию твердых карбидных и боридных фаз, что повышает абразивные свойства. Эти сплавы могут иметь различные матричные структуры, включая аустенитную, мартенситную, перлитную, ферритную или их комбинации. Некоторые сплавы на основе железа, такие как карбиды с высоким содержанием хрома, могут иметь поперечные поверхностные трещины на наплавленных слоях [1]. Несмотря на эти трещины, или «разгрузочные стенки», наплавленные слои пригодны для многих применений в горнодобывающей и землеройной промышленности. Технологии поверхностного упрочнения, в которых источником нагрева выступает лазер [2, 3], электронный луч [9–13] или плазменная дуга [14–19], используются для повышения твердости и износостойкости деталей машин и инструментов. В настоящее время создано много технологических методов поверхностной обработки металлов, таких как закалка в твердой и жидкой фазе, легирование в твердой, жидкой и газообразной фазе [2, 6–8, 14–19]. С целью получения высокой твердости при легировании поверхностного слоя применяют материалы с высокой твёрдостью, например карбиды. Концепция поверхностного легирования металлов концентрированными источниками энергии (лазером, электронным лучом, плазмой) первоначально была реализована посредством использования различных покрытий, в основе которых находился тот или иной легирующий элемент (С, Cr, W, Ti и др.) в системе с базовым компонентом. Было установлено, что таким образом на стальные поверхности и поверхностные слои
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1