Obrabotka Metallov 2014 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (65) 2014 44 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ствует формированию при наплавке покрытий с большей твердостью и износостойкостью в ус- ловиях абразивного и адгезионного изнашива- ния [7–10]. Известно, что одним из резервов дальней- шего повышения износостойкости NiCrBSi наплавок является создание на их основе ком- позиционных покрытий при введении в состав порошков различных добавок. В качестве упроч- няющих фаз таких покрытий может быть ис- пользован карбид титана TiC, обладающий высо- кими значениями твердости, модуля упругости, температуры плавления, а также термической и химической стабильностью [6, 11–13]. Наши исследования показали возможность формиро- вания композиционных покрытий TiC – NiCrBSi с повышенной твердостью и абразивной износо- стойкостью, когда в процессе газопорошковой лазерной наплавки в наплавляемый NiCrBSi по- рошок марки ПГ-СР2 добавляется порошок кар- бида титана TiC в количестве 15 и 25 мас. % [14]. Наряду с износостойкостью важной харак- теристикой, определяющей качество многих машиностроительных материалов и покрытий, является способность материала выдерживать контактные нагрузки [15], которую, как прави- ло, оценивают по характеру разрушения после однократного или повторяющегося (цикличе- ского) нагружения поверхности инденторами различной формы [15–19]. Однократное нагру- жение не всегда позволяет адекватно оценить стойкость материала к внешнему контактному воздействию, поскольку не учитывает процессы усталостной деградации [17, 18]. В литературе имеются лишь отдельные све- дения о проведении циклического нагружения NiCrBSi покрытий [15] и отсутствуют данные о влиянии химического и фазового состава порош- ков на контактную усталость таких покрытий. Целью настоящей работы явилось исследование контактной выносливости NiCrBSi покрытий, полученных методом газопорошковой лазерной наплавки из порошков с различным содержани- ем хрома, бора, углерода и добавками карбида титана TiC. Методика экспериментального исследования В качестве материалов для покрытий были ис- пользованы порошки сплавов системы NiCrBSi гранулометрического состава 40…160 мкм – ПГ-СР2 и ПГ-10Н-01 (см. таблицу). Для иссле- дования покрытия с добавкой карбида титана использовалась порошковая смесь, полученная перемешиванием двух порошков: порошка ПГ- СР2 и порошка TiC гранулометрического соста- ва 50…100 мкм в количестве 25 масс. %. Наплавку порошков на пластины из ста- ли Ст.3 проводили непрерывным СО 2 -лазером при мощности излучения 1,4…1,6 кВт, скоро- сти 160…200 мм/мин, расходе порошка 2,9… 4,9 г/мин, размере лазерного пятна на поверхно- сти 6×1,5 мм. Порошковая смесь транспортиро- валась в зону наплавки инертным газом– аргоном при давлении 0,5 атм. Для уменьшения поверх- ностных напряжений наплавка осуществлялась в два прохода путем наложения одного слоя на другой. Толщина покрытий составила 0,6… 1,7 мм. Для устранения волнистости наплавлен- ная поверхность подвергалась шлифованию с интенсивным охлаждением. Механические испытания на контактную усталость проводили на сервогидравлической установке Instron 8801 с использованием спе- циальной оснастки оригинальной конструкции по схеме пульсирующего неударного контакта «шар-плоскость» с изменением нагрузки в ци- кле по периодическому (синусоидальному) зако- ну, диаметром стального шара 12,7 мм, предва- рительной нагрузкой P 0 = 0,1 кН, максимальной нагрузкой P max = 8,7 кН, частотой нагружения f = 35 Гц на базе N = 10 6 циклов нагружения (рис. 1). Химический состав исследуемых покрытий Марка порошка Содержание элементов, масс. % С Сr Ni Fe Si B TiC ПГ-СР2 0,48 14,8 Осн. 2,6 2,9 2,1 – ПГ-10Н-01 0,92 18,2 Осн. 3,4 4,2 3,3 – TiC – ПГ-СР2 0,36 11,1 Осн. 2,0 2,2 1,6 25