Obrabotka Metallov 2015 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (66) 2015 61 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ поверхностных слоев изделий [2–3]. Такими по- крытиями являются диффузионные титановые покрытия. Известно несколько способов получения ти- тановых покрытий на чугуне [4–9]. Однако все эти способы обладают следующими недостат- ками: применение специального оборудования; использование дорогого порошкообразного ти- тана; использование хлоридов или фторидов титана; большая длительность процесса; малая толщина покрытия; высокие потери диффузанта и др. Указанных недостатков лишена технология диффузионного легирования из среды легко- плавких жидкометаллических растворов. Одна- ко процесс нанесения диффузионных титановых покрытий на чугуны имеет проблематичный ха- рактер, что обусловлено формированием на них очень хрупких, состоящих из карбида титана по- крытий [10], которые скалываются с поверхно- сти чугуна даже при его охлаждении после про- цесса титанирования (рис. 1). Рис. 1. Микроструктура титанового покры­ тия, полученного на чугуне СЧ 26, после предварительного обезуглероживания его поверхности Для обеспечения возможности формирова- ния на чугунах качественных работоспособных покрытий, обеспечивающих повышение изно- состойкости и коррозионной стойкости, нами разработана и запатентована технология [11], включающая проведение перед процессом на- несения титановых покрытий обезуглерожива- ющего отжига поверхностных слоев чугунных изделий. Проведение обезуглероживающего от- жига приводит к снижению концентрации угле- рода в поверхностных слоях чугунных изделий до 1…1,5 %, т. е. на поверхности чугунов фор- мируется слой стали. При таком содержании углерода, используя соответствующие режимы диффузионной металлизации, можно получать двухфазные покрытия, состоящие из карбида титана с твердорастворной связкой на базе α-Ti, которые не обладают хрупкостью и имеют высо- кую износостойкость и коррозионную стойкость [12–14]. Таким образом, процесс диффузионного титанирования чугунов состоит из двух стадий: 1-й стадии – отжиг чугунных изделий в окис- лительной среде и 2-й стадии – диффузионной металлизации (диффузионного титанирования). Целью исследований, описываемых в данной статье, является оценка влияния диффузионного титанирования чугунных изделий, в частности, гильз и колец цилиндропоршневых групп двига- телей внутреннего сгорания на их износ, а так- же анализ трибологических свойств данных пар трения. Методика исследования В качестве исследуемого материала выбран чугун СЧ26, используемый для изготовления гильзы двигателя ЗМЗ-406. Исследование вли- яния диффузионного титанирования на изно- состойкость чугунных изделий и на трибологи- ческие свойства пар трения «чугун по чугуну», «чугун по чугуну с титановым покрытием» и «чугун с титановым покрытием по чугуну с ти- тановым покрытием» проводились на машине трения СМЦ-2 с применением образцов типа «колодка – ролик». Процесс диффузионного титанирования об- разцов осуществляется по рассмотренной ранее технологии [11] в две стадии. На первой стадии образцы подвергаются отжигу в кислородсо- держащей среде длительностью от 3 до 10 ча- сов при температуре 800…950 °С, а на второй – диффузионному титанированию в легкоплавком расплаве, содержащем свинец-висмут-литий-ти- тан [10]. Температура процесса титанирования варьировалась от 1000 до 1120  о С. Благодаря введению в технологический процесс стадии предварительного отжига чугунных изделий в кислородсодержащей среде происходит сниже- ние концентрации углерода в поверхностных