Obrabotka Metallov 2014 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (65) 2014 45 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис. 1. Схема механиче- ских испытаний на кон- тактную усталость Структуру и фазо- вый состав покрытий, а также поверхности после механических испытаний изучали с применением сканирую- щего электронного ми- кроскопа Tescan VEGA II XMU с системами рентгеновского волно- дисперсионного микро- анализа INCA WAVE 700 и энергодисперси- онного микроанализа INCA ENERGY 450. Для измерения микротвердости покрытий приме- няли микротвердомеры Leica VMHT и Wilson & Wolpert 402 MVD при нагрузке на индентор 0,98 Н и времени нагружения 15 с. Трехмерные изображения пятен контакта получали с помо- щью оптического профилометра Wyko NT-1100. Результаты и обсуждение Общий вид хромоникелевого покрытия, сформировавшегося на поверхности стальной пластины при газопорошковой лазерной наплав- ке, приведен на рис. 2. Покрытия по всей толщи- не характеризуются достаточно равномерным распределением структурных составляющих [8– 10, 14]. По данным рентгеноструктурного [20] и микрорентгеноспектрального методов анали- за (рис. 3), металлическую основу всех иссле- дованных покрытий составляет γ-твердый рас- твор на основе Ni и эвтектика, состоящая из γ и фазы Ni 3 B, являющейся результатом взаимодей- ствия между B и Ni в условиях быстрого нагрева и охлаждения [21]. Средняя микротвердость покрытия ПГ-СР2 составляет 520±10 HV. Повышение содержа- ния углерода, бора и хрома приводит к повы- шению средней микротвердости в покрытии ПГ-10Н-01 до значений 720±30 HV. Добавление частиц карбида титана в количестве 25 % масс. способствует эффективному упрочнению покры- тия ПГ-СР2 до уровня 770±60 HV [14]. Упроч- няющей фазой покрытия ПГ-СР2 является кар- бид Cr 23 C 6 (микротвердостью 1000…1150 HV) (рис. 3, а ). Более легированное углеродом, бором и хромом покрытие ПГ-10Н-01 содержит в качестве упрочняющих фаз борид CrB (1950…2400 HV) и карбид Cr 7 C 3 (1650…1800 HV) (рис. 3, б ). Фор- мирование карбидов с разными стехиометриче- скими соотношениями объясняется различным количеством хрома и углерода в составе наплавля- емых порошков: с увеличением отношения Cr/C карбид Cr 23 C 6 формируется легче, чем карбид Cr 7 C 3 [22]. При добавлении 25 масс. % TiC в со- став порошка ПГ-СР2 при наплавке формируется композиционное покрытие [14], в котором наря- ду с дисперсными карбоборидами (Cr,Ni) 23 (C,B) 6 и (Ti,Cr)(C,B) присутствуют крупные включения карбидов титана TiC (микротвердостью 2500… 2900 HV) (рис. 3, в ). Результаты контактно-усталостных испы- таний исследованных покрытий представлены на рис. 4 и 5. В качестве критерия для оценки стойкости материалов в условиях циклического воздействия индентора используется изменение размера пятна контакта на поверхности покры- тия в зависимости от числа циклов нагружения [15, 19, 23]. Из данных, приведенных на рис. 4, видно, что диаметр пятна контакта после 10 4 ци- клов нагружения у покрытия ПГ-СР2 несколько больше, чем у покрытия ПГ-10Н-01. При этом при испытаниях на базе 10 6 циклов с ростом чис- ла циклов нагружения у покрытия ПГ-СР2 на- блюдается более существенное увеличение раз- мера контактных повреждений, чем у покрытия ПГ-10Н-01, где имеет место лишь незначитель- ный рост диаметра пятна контакта (см. рис. 4). По-видимому, это обусловлено более высокой твердостью покрытия ПГ-10Н-01 (720±30 HV) по сравнению с менее легированным покрытием ПГ-СР2 (520±10 HV). Рис. 2 . Общий вид покрытия ПГ-СР2