Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 53 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ наплавке матрицы типа TiC+Р6М5 (Х % масс.) при- водит к тому, что мелкие карбиды выпадают преиму- щественно по границам в виде сетки. а б Рис. 2. Микроструктура наплавленного металла из порошков СВС-механокомпозитов состава ТiC+Р6М5 (Х % масс.): а – 60; б – 20 Для детального рассмотрения морфологии ти- таносодержащих включений были проведены электронно-оптический и спектральный анализы фа- зового состава, подтвердившие наличие нескольких видов карбида титана в наплавленном металле. На рис. 3 отчетливо видна общая доля карбид- ных частиц титана. Это одиночные крупные карбиды кубической и неправильной формы, а также мелкие карбиды и их цепочки. а б Рис. 3. Распределение карбида титана в наплавленном металле из порошков СВС-механокомпозитов состава TiC+80 % Ме: а – Р6М5; б – ПР-Н70Х7С4Р4-3 В процессе наплавки металлическая матрица СВС-механокомпозитов, в первую очередь, подвер- гается плавлению под воздействием высоких тем- ператур сварочной дуги, предохраняя тем самым карбид титана от диссоциации. Термодинамически устойчивые соединения карбида титана крупных размеров попадают в расплавленную ванну жидкого металла холодными, являясь дополнительными цен- трами кристаллизации, что приводит к измельчению зерен наплавленного металла. Установлено, что в структуре наплавленных образ- цов, полученных из порошковСВС-механокомпозитов на основе смеси ТiC+ПР-Н70Х17С4Р4-3 (80 % масс.), преобладают именно карбидные включения титана неправильной формы по сравнению с кубической (рис. 3, б ). Для определения химического состава и размеров карбидных частиц титана различной формы, образо- вавшихся в наплавленных покрытиях, были проведе- ны дополнительные исследования тонкой структуры. Результаты растровой электронной микроскопии с энергодисперсионным анализом в микроточке пред- ставлены на рис. 4 и в табл. 1. Полученные экспериментальные данные по ми- кроанализу (табл. 1) свидетельствуют о том, что в на- плавленном металле зерно карбида титана претерпе- вает существенные изменения и представляет собой нестехиометрический карбид TiC с возможностью образования упорядоченных фаз типа: Ti 2 C, Ti 3 C 2 и Ti 6 C 5 с кубической и ромбической симметрией. а б Рис. 4. Микроструктура и морфология частиц механокомпозитов в покрытиях состава TiC+80 % Ме: а – Р6М5; б – ТiC+ПР-Н70Х17С4Р4-3 Т а б л и ц а 1 Весовое распределение химических элементов в частицах механокомпозитов покрытий TiC+80 % Ме (Р6М5, ПР-Н70Х17С4Р4-3) Химический элемент Весовой % ТiC+Р6М5 ТiC+ПР- Н70Х17С4Р4-3 спектр 1 спектр 2 спектр 3 спектр 4 C 10,16 5,89 18,17 22,06 Ti 72,75 41,98 72,17 54,34 Fe 16,36 24,62 7,83 20,12 Таким образом, использование для дуговой на- плавки порошков СВС-механокомпозитов состава TiC+ПР-Н70Х17С4Р4-3 (Х% масс.) дает возможность получать в структуре металла покрытия, наряду с мел- кими карбидами титана, преимущественно крупные кубической и неправильной формы и в больших коли- чествах, чем при наплавке порошков типа TiC+Р6М5 (Х % масс.). Причем наличие большого количества крупных карбидов титана, выделяющихся в теле зе- рен и значительно измельчающих структуру, объясня- ется более интенсивным переходом титана и углерода из порошкового электрода в наплавленный металл покрытия. Следовательно, полученная структура на- плавленного металла должна обеспечивать высокую износостойкость и твердость покрытия.