Obrabotka Metallov 2014 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (63) 2014 119 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ расположенной на нем заготовкой перемещает- ся в направлении, перпендикулярном плоскости сканирования пучка электронов. Режимы вневакуумной электронно-лучевой наплавки Основные параметры Формируемые покрытия «Ti+C» «Та+С» Энергия электронов, МэВ 1,4 Диаметр пучка электронов, мм 12 Размах сканирования, мм 50 Скорость перемещения столика, мм/с 10 Ток пучка электронов, мА 27 28 Структуру наплавленных покрытий иссле- довали методами оптической и растровой ми- кроскопии, а также методом рентгенофазового анализа. Исследования с использованием оп- тического микроскопа Carl Zeiss Axio Observer A1m выполняли на поперечных шлифах в режи- ме светлого поля. Структуру материалов выявля- ли трехпроцентным раствором азотной кислоты в этиловом спирте. Объемную долю карбидных частиц оценивали на оптическом микроскопе с использованием программы Multiphase . Элек- тронно-микроскопические исследования вы- полняли на растровом электронном микроскопе Carl Zeis EVO 50 XVP . Фазовый состав покрытий определяли на дифрактометре ARL X`TRA . Шаг регистрации рентгенограмм составлял 0,05 град, время накопления импульсов – 3 с. Для оценки дюрометрических свойств по- крытий, переходных зон и основного металла на поперечных шлифах проводили измерения микротвердости в направлении от поверхности покрытия к основе. Измерения были выполнены на приборе Wolpert Group 402MVD . Нагрузка на индентор составляла 0,98 Н. Триботехнические испытания осуществляли- ли в различных условиях изнашивания: трение скольжения, трение о закрепленные и не жест- ко закрепленные абразивные частицы. В усло- виях трения скольжения покрытие испытывали на машине СМТ-1 по схеме «диск-плоскость». В качестве смазочного материала использовали минеральное масло М8В. Врезающим инденто- ром служил диск, изготовленный из стали 45. Износостойкость покрытия оценивали по объ- ему лунки изношенного материала. Стойкость покрытий при воздействии не- жестко закрепленных абразивных частиц оце- нивали по ГОСТ 23.208–79. В качестве абра- зивного материала использовали речной песок со средним размером частиц равным 200 мкм. Резиновый ролик прижимался к поверхности образца с силой 60 Н и, вращаясь, перемещал по поверхности образца поступающий из резервуара песок. Изнашивание покрытия оценивали по потере массы образца. Износостойкость полученных материалов в условиях трения за- крепленными абразивными части- цами оценивали по потере объема в соответствии с ГОСТ 17367-7. Абра- зивным материалом служила электрокорундовая шлифовальная шкурка с размерами абразивных зерен в диапазоне от 63 до 80 мкм. Цилиндриче- ский образец с силой 3 Н прижимался к враща- ющемуся кругу с закрепленной на нем шкуркой. Скорость вращения круга составляла 100 об/мин. Испытания проводили в течение 35 с. Во всех проведенных триботехнических испытаниях в ка- честве эталонных были выбраны образцы из ста- ли 40Х, находившейся в отожженном состоянии. 2. Результаты и обсуждение В процессе вневакуумной электронно-лу- чевой наплавки на поверхности стальных заго- товок формируются ровные покрытия с харак- терным металлическим блеском. На образце, полученном при наплавке титансодержащего порошка, толщина покрытия составляет 2,2 мм. При наплавке танталсодержащей порошковой смеси толщина поверхностно упрочненного слоя составляет 1,7 мм. Отслоений, трещин или дру- гих заметных дефектов в покрытиях не наблю- дается (рис. 1). Наличие зон перемешивания (на рис. 1, а обозначены буквой П) свидетель- ствует о хорошем качестве соединения на- плавленных слоев с основным металлом. На нетравленых шлифах поверхностных слоев на- блюдаются темные области округлой формы (обозначены буквой Г на рис. 1). Такие области представляют собой поры и нерастворившиеся в ванне расплава частицы графита. Формирование карбидов по окружности некоторых областей свидетельствует о наличии в них углерода. Наи- более крупные области такого типа наблюдают- ся в покрытии типа «Та+С». В нижней его части формируются зоны повышенной концентрации карбидов (обозначены буквой К на рис. 1, б ).