ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 1 2026 278 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ дость наплавленного слоя или легированного должна быть выше, чем твердость абразивных частиц [6, 45]. Твердость первичных карбидов (Fe,Cr)7C3 в сплавах Fe-Cr-C обычно близка к HV 1500, что выше, чем у Fe3C (HV 1000…1100) [5, 46]. Первичные карбиды известны своей прочной ковалентной связью и высокотемпературной стабильностью, но, к сожалению, они довольно хрупкие из-за своей высокой твердости [8, 47]. Наплавки [1, 48], содержащие высокую долю карбидов с твердостью выше, чем у абразивных частиц, могут эффективно противостоять истиранию. Материалы ледебуритного типа [17, 49] могут обладать более высокой износостойкостью благодаря микроструктуре и более высокой твердости, в то время как аустенитное превращение, происходящее во время термообработки, также может влиять на твердость и, как следствие, на абразивную износостойкость [13, 50]. Некоторые авторы испытывали поверхностно легированные стали, полученные методом дуговой сварки вольфрамовым электродом в защитном газе (GTAW), с аустенитной структурой для достижения улучшенных характеристик износостойкости [17, 18, 43–47]. Были рассмотрены сложные многокомпонентные составы паст, обмазок присадочных прутков для поверхностной цементации сталей. Развивая это направление, можно использовать простые смеси системы легирования FeCr-С – например, на основе оксида хрома и графита, которые не требуют существенных затрат по изготовлению, как сварочные электроды или порошковые проволоки. Оксид хрома образует широкий спектр оксидных фаз, таких как CrO, CrO2, Cr2O3, Cr3O4 и др. Среди этих фаз альфаCr2O3 (α-Cr2O3) является наиболее стабильной формой, имеющей корундовую структуру (a = = 4,96 Å, c = 13,59 Å, c/a = 2,74), и в сочетании с порошковой композицией графита и железа ранее не использовался. Поэтому в данной работе вместо диффузионного процесса насыщения поверхностного слоя углеродом исследовалось поверхностное легирование хромом с использованием оксида хрома и графита методом плавления предварительно нанесенной на поверхность металла обмазки. Цель работы: провести оценку возможности поверхностного легирования низкоуглеродистой стали системой Fe-Cr-С методом дуговой сварки вольфрамовым электродом в защитном газе (GTAW). Для выполнения поставленной цели были решены следующие задачи: – проведена оценка влияния технологических параметров процесса на глубину легированного слоя системой железо-хром-углерод; – исследована структура поверхностного слоя, полученная в ходе поверхностного легирования, и твердость; – проведена оценка абразивной износостойкости легированного слоя системой Fe-Cr-С. Материалы и методы исследований В качестве основного материала в эксперименте была выбрана низкоуглеродистая сталь Ст3 с размерами образцов 100×50×10 мм, использовавшихся в качестве подложек. На их поверхность наносилось покрытие (толщиной не более 1 мм) в экспериментах по методу поверхностного легирования системой Fe-Cr-С посредством дуговой сварки вольфрамовым электродом в защитном газе (GTAW). Сталь Ст3 была выбрана в качестве модельной системы, которая позволит легко различить легированный слой на основе железа-хрома-углерода и основной металл подложки с точки зрения микроструктуры и механических свойств. В качестве сплава покрытия использовалась порошковая смесь из порошков Fe и Cr2О3 (см. таблицу). Размер частиц составлял 45…60 мкм. Хромирование проводилось в два этапа. На первом этапе внешняя поверхность материала подложки покрывалась пастой, содержащей Fe-Cr-С, смешанной с разбавленным раствором поливинилового спирта. Толщина слоя пасты составляла от 200 до 230 мкм. Она измерялась толщиномером покрытий, основанным на явлении магнитной индукции и вихревых токов. На втором этапе поверхность образцов с покрытием переплавлялась сварочной дугой. Для проведения экспериментов использовалась обработка вольфрамовой дугой в среде газа (аргона) на постоянном токе. Электрод представлял собой 2%-но торированный вольфрам, диаметр сопла составлял 11 мм. Мощность дуги варьировалась от 2 до 5 кВт, скорость процесса – от 1,5 до 5 мм/с. В процессе переплава обмазки и по-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1