Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 81 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ образованию структурно неустойчивого состояния матрицы при использовании высокоуглеродистых наплавочных материалов. Следует ожидать, что дальнейшей термообработкой наплавленных покры- тий можно управлять как структурой матрицы, так и карбидной подсистемой за счет выделения вторич- ных карбидов. Целью настоящей работы является исследование структуры и свойств электронно-лучевых покрытий из эвтектического хромованадиевого чугуна и влия- ния последующей термической обработки на свой- ства полученных покрытий. Материалы и методики исследований Для нанесения покрытий использовали специ- ально разработанную установку электронно-лучевой наплавки созданную на базе электронно-лучевой сва- рочной установки ЭЛУ-5, дополнительно оборудо- ванную системой подачи порошкового наплавочного материала и блоком сканирования луча, обеспечи- вающего развертку в одну или две линии. В качестве источника электронов была применена электронная пушка с плазменным эмиттером на основе отража- тельного разряда с полым катодом [2]. Применение данного источника электронов обусловлено его вы- соким ресурсом работы в условиях технического ва- куума, запыления катода парами наплавляемых ме- таллов и частых разгерметизаций камеры. Процесс наплавки происходит путём подачи на- плавочного материала в зону действия электронного луча, развернутого в линию поперек движения на- плавляемой детали. За один проход обычно наплав- ляется покрытие толщиной от 0,5 до 1 мм. Покры- тия толщиной 2–3 мм были наплавлены за несколько проходов на подложках из малоуглеродистой стали размером 250×25 × 15. Для предотвращения поводок и коробления подложки закреплялись на массивной стальной основе. В качестве наплавочного материала была исполь- зована механическая смесь (табл.1), состоящая из промышленных порошков хромистого чугуна марки ПГС-27, ванадия и железа с расчетом получения по- крытия из хромованадиевого чугуна эвтектического состава. Расчет эвтектического состава выполнен на основании диаграммы состояния многокомпонентных систем на основе железа [3] и данных работы [4]. Т а б л и ц а 1 Химический состав наплавочного материала Состав Cr V C Si Ni Mn Fe Эвтектический 16 5 2,5 0,6 1 0,7 Основа Заэвтектический * 25 5 4 1 1,5 1 Основа ∗ Для сравнения [7]. Термическую обработку образцов с покрытиями проводили в вакуумной печи при различных темпера- турах 800, 900, 1000, 1100 °С с выдержкой один час. Микроструктуру покрытий исследовали с помо- щью оптического микроскопа Carl ZeissAxioObserver A1m. Структурно-фазовое состояние покрытий опре- деляли с использованием микрорентгеноспектраль- ного анализа на приборе Evo 50 и рентгенофазового анализа на установке ARL X’TRA. Микротвердость покрытий определяли на приборе 402MVD. Испы- тания покрытий на ударную вязкость проводили на установке Metrocom. Результаты и обсуждение Согласно данным рентгеноструктурного анали- за матрица полученных покрытий из эвтектического хромованадиевого чугуна имеет аустенитную струк- туру (γ-фаза). Карбидная подсистема представлена двумя карбидами: карбид типа M 7 C 3 и карбид вана- дия V 2 C (рис. 1, а ). Образование карбида V 2 C в про- цессе кристаллизации покрытия термодинамически более выгодно, чем VC [5, 6]. а б Рис. 1. Фрагменты рентгенограмм покрытий из эвтектического хромованадиевого чугуна: а – после наплавки; б – после наплавки и после- дующей термической обработки при Т = 1100 °С Сравнительный анализ микроструктурыпокрытий из эвтектического хромованадиевого чугуна (рис. 2, а ) и заэвтектического (рис. 2, б ), исследованного в рабо- те [7], показал, что в эвтектическом чугуне карбидная фаза имеет более мелкодисперсное строение, чем в