Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 52 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ СВС-механокомпозит; 2) ТiC+ПР-Н70Х17С4Р4-3 (Х % масс.) – СВС-механокомпозит. Степень разбав- ления металлом матрицы составляла от 80 до 20 % с шагом 10 %. Электрод для наплавки представлял собой сталь- ную трубку наружным диаметром 7 мм с толщиной стенки 1 мм, заполненную экспериментальным по- рошковым составом. На наружную поверхность по- рошкового электрода с помощью жидкого стекла на- носили покрытие рутилового типа. При проведении исследований использованы ме- тоды металлографического (Carl Zeiss AxioObserver A1m), электронно-оптического и спектрального анализа фазового состава (Carl Zeiss EVO 50 XVP с микроанализатором EDS X-Act «OXFORD»). При исследовании общей структуры покрытий применя- лось химическое травление 3 %-м раствором азот- ной кислоты в этиловом спирте, а при исследовании тонкой структуры покрытий применяли химическое травление в течение 5 мин водным раствором 20 %-й красной кровяной соли К 3 [Fe(CN) 6 ] и 20 %-м КОН. Для определения общего характера внутреннего строения матрицы СВС-механокомпозитов микро- шлифы подвергались электрохимическому травле- нию раствором 15 %-й хлорной кислоты в уксусной кислоте «ледянке» (время травления 30 с; источник постоянного тока, напряжение 3 В). Свойства наплавленного металла оценивали по твердости и весовому износу покрытий в резуль- тате взаимодействия трущихся поверхностей по ГОСТ 17367-71. Для измерения твердости исполь- зовался микротвердомер для проведения испыта- ний по Виккерсу 402MVD. Исследования по определению весового износа покрытий проводились на гладких цилиндрических образцах диаметром 10 и высотой 15 мм. Для сни- жения шероховатости поверхностей, полученных наплавкой, и достижения пятна контакта, равного площади образцов, выполнялась их предварительная притирка до значения Ra = 1,25 мкм. Перед каждым циклом испытаний образцы промывали и просуши- вали для удаления пыли и продуктов износа. В качестве испытательного оборудования исполь- зовалась машина трения, предназначенная для испы- таний различных фрикционных и смазочных мате- риалов на трение и износ с максимальным моментом трения 40 Н·м и максимальной частотой вращения шпинделя 3000 мин –1 . Для определения весового из- носа использовались аналитические весы ВЛР-200 второго класса с точностью измерения до 0,05 мг. При испытаниях задавались следующие пара- метры: 1) длина пути для каждого образца – 49 м; 2) нагрузка, создаваемая на образце, 2 кг; 3) скорость вращения диска с абразивной шкуркой – 120 об/мин; 4) время одного испытания образца – 60 с. Диск диаметром 200 мм применялся с исполь- зованием абразивной листовой шкурки марки Л2Э620×50С115А25-ВМА ГОСТ 6456-82. В каче- стве абразивного материала был использован элек- трокорунд нормальный А15 зернистостью 25 по ГОСТ 3647-71. Результаты исследований и их обсуждение Распределение карбидной фазы и микрострук- туру наплавленного покрытия изучали снача- ла на образцах, полученных из порошков СВС- механокомпозитов состава TiC+80 % Ме (Р6М5, ПР-Н70Х17С4Р4-3). Установлено, что химический состав металла матрицы сильно влияет на размеры, форму и количество карбидной фазы [4]. В наплавленном металле покрытий из порошков типа ТiC+Р6М5 (80 % масс.) были обнаружены оди- ночные мелкие карбиды титана кубической формы и их цепочки по границам зерен (рис. 1, а ). Значения микротвердости в покрытиях превышают показатели в основном металле в 1,5–2 раза, пиковые значения составляют в пределах 600 НV. а б Рис. 1. Микроструктура наплавленного металла из порошков СВС-механокомпозитов состава TiC+80 % Ме: а – Р6М5; б – ТiC+ПР-Н70Х17С4Р4-3 Проведение металлографических исследований на образцах с матрицей типа ТiC+ПР-Н70Х17С4Р4-3 (80 % масс.) показало, что в наплавленном металле выделяются карбидные частицы различной формы. Вместе со строчками карбидов и их единичными включениями кубической формы в структуре покры- тия преимущественно присутствуют карбиды боль- ших размеров неправильной формы, не имеющие ориентировки (рис. 1, б ). Имеет место более неодно- родное состояние наплавленного металла, так как крупные карбидные частицы располагаются непо- средственно в теле зерна. Пиковые значения микро- твердости в покрытии составляют от 500 до 800 НV. Установлено, что по мере уменьшения степени разбавления СВС-механокомпозита состава TiC+Х% Ме (Р6М5, ПР-Н70Х17С4Р4-3) металлом матрицы значительно возрастает количество крупных кар- бидных частиц различной формы, выделяющихся внутри зерна (рис. 2). При этом использование при