OBRABOTKAMETALLOV Vol. 28 No. 2 2026 265 MATERIAL SCIENCE Введение Повышение прочности с сохранением приемлемой пластичности представляет собой основную цель при разработке новых составов и технологий производства сталей и сплавов конструкционного назначения. Однако большим недостатком конструкционных сталей и сплавов является их низкая абразивная износостойкость. Для повышения ресурса работы деталей, подвергающихся сухому трению или воздействию абразива по условиям эксплуатации, на рабочие поверхности наносят износостойкие покрытия, в основном методами порошкового напыления или различными методами наплавки. Среди методов напыления наиболее часто применяется детонационное [1–3] и плазменное [4–6]. Во всех газотермических методах напыления покрытий присадочный порошок разгоняется высокоскоростной струей газов или плазмы. При этом в большинстве случаев происходит реакционное взаимодействие компонентов порошковой смеси между собой или с компонентами газовой смеси [7, 8]. Иногда это взаимодействие используют для in situ синтеза тугоплавких соединений, частицы которых повышают твердость и износостойкость напыленного покрытия. Однако в случае порошков с высоким сродством к кислороду может происходить их окисление, в том числе за счет подмешивания наружного воздуха. В результате повышается пористость и уменьшается адгезия покрытия к подложке. В методе холодного газодинамического напыления (ХГДН) [9, 10] нагрев порошка происходит в основном при соударении с подложкой, поэтому проблема окисления порошка менее актуальна. Из-за меньшей температуры нагрева ХГДН применяется в основном для более легкоплавких порошков (например, алюминия и его сплавов). Недостатками методов порошкового напыления являются повышенная пористость покрытий и недостаточно прочное и надежное сцепление с основой. Для устранения этих недостатков напыленные покрытия либо дополнительно оплавляют [11, 12], либо уплотняют непосредственно в процессе напыления покрытия – например, ультразвуковым ударником [13] или методом фрикционного выглаживания [5]. Дополнительные операции уплотнения напыленных покрытий усложняют и удорожают технологию. Поэтому для получения достаточно толстых беспористых покрытий, имеющих надежное сцепление с основой, чаще применяют методы наплавки. В качестве источника нагрева используют электрическую дугу [14], низкотемпературную плазму [15], низкоэнергетические [16] или высокоэнергетические (релятивистские) электроны [17]. В подавляющем большинстве работ последнего десятилетия, посвященных наплавленным покрытиям, для формирования наплавочной ванны используют лазеры. Наибольшее повышение износостойкости обеспечивают покрытия, имеющие структуру металломатричного композита, в которой твердые частицы тугоплавких соединений (в основном карбидов и боридов) однородно распределены в металлической матрице. При порошковой наплавке в качестве присадок добавляют механические смеси порошков тугоплавких соединений и металлической связки. В качестве дисперсной упрочняющей фазы в металломатричных композитах часто используют карбид вольфрама, имеющий меньшую твердость по сравнению с другими металлическими карбидами, но зато обладающий некоторой пластичностью, благодаря чему он не разрушается хрупко при механическом нагружении. Для формирования металлической связки (матрицы) используют порошки металлов и сплавов на основе никеля, железа, титана и алюминия, а также сложнолегированные, так называемые высокоэнтропийные сплавы. Среди вышеперечисленных методов наплавки наиболее технологически простым и доступным является дуговая наплавка на воздухе, поскольку для ее реализации не требуется применения уникального оборудования или вакуума. С целью предотвращения окисления дуговую наплавку ведут под слоем флюса, корка которого легко удаляется с поверхности наплавленного покрытия. Для повышения производительности процесса дуговой наплавки вместо штучных электродов применяется порошковая проволока, представляющая собой тонкостенную трубку из мягкой малоуглеродистой стали, заполненную порошком [18]. Состав порошка подбирается таким образом, чтобы при кристаллизации наплавочной ванны элементный и фазовый состав наплавленного покрытия обеспечивал требуемые служебные характеристики наплавляемого
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1