ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 3 2026 346 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Введение Аустенитные стали широко применяются в ответственных отраслях промышленности, таких как горнодобывающая, железнодорожная, автомобильная и аэрокосмическая. Их преимуществами являются высокая вязкость разрушения, коррозионная стойкость и технологичность. Однако низкая твердость и, как следствие, недостаточная износостойкость в условиях абразивного изнашивания существенно ограничивают ресурс работы деталей [1–3]. В настоящее время существует широкий спектр износостойких материалов [2, 4–7], но многие из них либо недостаточно эффективны в тяжелых условиях нагружения, либо имеют высокую стоимость. Одним из вариантов решения проблемы повышения износостойкости стальных поверхностей является нанесение покрытий на основе системы Fe-Cr-C-B. Такие сплавы отличаются высокими показателями твердости и сопротивления абразивному износу [8–10]. В сплавах с высоким содержанием хрома первоначально кристаллизуются твердые фазы типа Me7C3, Me3B, Me3B2 [11], твердость которых составляет 1300…2000 HV [9, 12]. Несмотря на высокую твердость и прочность боридов, их основным недостатком является растрескивание при термической обработке. Легирование сплавов системы Fe-Cr-C-B хромом позволяет избежать охрупчивания боридов [13]. Исследования сплава Fe-0,8B-1,3C-1,6Cr (вес. %) показали, что термомеханическая обработка позволяет измельчить грубую литую микроструктуру до мелкозернистой ферритной матрицы с мелкими борокарбидными частицами Me23(C,B)6 [14]. Повышение температуры закалки литого сплава Fe-Cr-B от 900 до 950 °C обеспечивает переход от перлитно-мартенситной структуры к полностью мартенситной. Для литого сплава Fe-Cr-B установлено, что при закалке 1000 °C борокарбид (Cr,Fe)7(C,B)3 сфероидизируется, фаза Fe2B частично разрушается, а эвтектическая фаза равномерно распределяется в структуре [15]. При нагреве до температуры закалки 1100 °C и последующем резком охлаждении металлическая матрица покрытия претерпевает превращение с формированием структуры мелкоигольчатого мартенсита. При этом избыточные фазы (Cr,Fe)7(C,B)3 и Fe2B сохраняются в структуре, обеспечивая дополнительное упрочнение [16]. Формируемая структура напрямую определяет трибологические свойства сплавов системы Fe-Cr-B. В работе [17] установлено, что легирование бором существенно повышает износостойкость (скорость изнашивания снижается в 10 раз по сравнению с образцом без добавления бора), однако зависимость износа от концентрации бора носит немонотонный характер. В работе [18] также подтверждено, что добавление бора повышает износостойкость при сухом скольжении за счет высокой твердости и формирования фаз боридов. При этом удельные скорости изнашивания сплавов уменьшаются с увеличением содержания бора, а затем возрастают из-за охрупчивания сплавов при избыточном легировании. Таким образом, система Fe-Cr-B представляет значительный интерес для создания износостойких покрытий. Закалка необходима для растворения крупных фаз, сформировавшихся при кристаллизации. Последующая горячая прокатка измельчает структуру и устраняет литейную неоднородность. Комбинированная обработка позволяет сформировать структуру с оптимальным сочетанием твердости и пластичности. Несмотря на значительное количество работ по сплавам системы Fe-Cr-B, влияние концентрации бора на структурообразование и трибологические свойства покрытий, полученных методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки с последующей горячей прокаткой, систематически не исследовалось. В частности, отсутствуют данные о том, как изменение содержания бора влияет на фазовый состав, морфологию упрочняющих фаз и износостойкость горячекатаных покрытий. Цель работы – установить влияние содержания бора на структуру, механические и трибологические свойства покрытий Fe-Cr-B, сформированных методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки с последующей комбинированной обработкой (закалка и горячая прокатка). Задачи работы. 1. Сформировать покрытия на основе системы Fe-Cr-B на стали 12Х18Н9Т методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки с последующей комбинированной обработкой (закалка и горячая прокатка).
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1