Obrabotka Metallov 2011 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (51) 2011 38 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис. 1. Микроструктура поверхностного слоя на стали 35Л. х200 Для анализа дендритной ликвации главным по- ложением является наличие химического взаимодей- ствия, проявляющегося вжидком состоянии. Химиче- ское взаимодействие в расплаве и твердом кристалле определенным образом влияет на перераспределение элементов при кристаллизации. Для железа элементы по степени возрастания склонности к ликвации пред- положительно располагаются в следующий ряд: Al, Cr, W, Co, V, Ge, Mn, Mo, Cu, Si, Ti, Ta, C, As, B [3]. Учитывая, что Cr, B, Si входят в этот ряд, необходимо отметить сильную зависимость ликвации от комби- нации легирующих элементов. При кристаллизации таких сложных композиций взаимодействие процес- сов роста дендритов и зарождение новых фаз внутри обогащенной зоны может приводить к образованию неравновесных фаз. Структура закристаллизовавшегося металла за- висит от условий кристаллизации. Она в значитель- ной степени определяется как переохлаждением, предшествующим кристаллизации, так и перегревом металла перед охлаждением. Увеличение переохлаж- дения может оказывать существенное влияние на форму роста кристаллов. Дендритная кристалли- зация в отдельных случаях может сопровождаться оплавлением осей дендритов, что значительно из- мельчает структуру. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Полученные образцы после кристаллизации были подвергнуты термической обработке (норма- лизация, закалка). Микротвердость слоя после нор- мализации с 900 °С превышает твердость стали в литом состоянии. Это объясняется уменьшением величины зерна и большей легированностью твер- дого раствора на основе аустенита. После закалки микротвердость покрытия, наоборот, уменьшается по сравнению с нормализованной. Предполагается, что при быстром охлаждении избыточные фазы на основе эвтектических боридов и карбидов не успе- вают выделиться. Во всех случаях в результате взаимодействия с железом и углеродом и образования боридов железа и карбидов высокой твердости происходит увеличе- ние твердости в зоне, граничащей с основным метал- лом (рис. 2). Рис. 2. Распределение микротвердости по толщине покры- тия в зависимости от способа термической обработки: 1 – после нормализации, 2 – в литом состоянии, 3 – после закалки Измерения микротвердости покрытия после закалки и отпуска производились после 500, 600, 700 °С. Оптимальной температурой является 600 °С, при которой микротвердость покрытия возрастает в два раза. По полученным экспериментальным результатам в программной среде Statistika нами была построена математическая модель зависимости микротвердо- сти образца от состояния и глубины легированного слоя [4−6]. В результате получена модель второго по- рядка: микротвердость = −2198,8512 + 2496,0532 x + + 1285,3072 y − 589,0877 x 2 − 283,3652 xy − 219,5957 y 2 . Проверка модели на адекватность проведена по критерию Фишера F расч = S aд 2 / S (у) 2 . (1) Дисперсия адекватности рассчитывается по фор- муле 2 2 ад Y S f Δ = ∑ , (2) где f = N – ( k + 1) = 8 – 4 = 4 – число степеней сво- боды.