Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 91 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ УДК 669.018 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО НАГРЕВА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ НА СТАЛЯХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ А.М. ТЕПЛЫХ, аспирант, ( НГТУ, г. Новосибирск ) Статья поступила 5 сентября 2011 года Теплых А.М. – 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет, e-mail: teplych50@yahdex.ru Исследованы особенности структуры и свойств поверхностных слоев на углеродистых сталях, модифицированных в процессе оплавления электронным лучом в присутствии порошкового аморфного бора. Вневакуумный электронно- лучевой нагрев стальной поверхности с нанесенным на нее бором на режимах, приводящих к оплавлению поверхност- ного слоя стали, позволяет с высокой технологической скоростью формировать структуру, содержащую бориды типа FeB и Fe 2 B, а также эвтектику ( α -Fe–Fe 2 B), на глубину до 900 мкм. Сформированные поверхностные слои, имеющие твердость до 16000 МПа, могут быть использованы в качестве барьерных слоев при наплавке твердосплавных покры- тий, а также как самостоятельные упрочняющие покрытия. Ключевые слова: электронно-лучевой нагрев, оплавление, углеродистая сталь, бор аморфный, структура. Введение Наплавка износостойких слоев применяется при необходимости повышения срока службы из- делий, эксплуатируемых в экстремальных услови- ях. Примером таких условий является изнашива- ние о свободный или закрепленный абразив, когда интенсивность изнашивающих нагрузок и высокие прочностные свойства контртела приводят к износу на величину от десятков микрометров до миллиме- тров. Использование наплавленных слоев, имеющих высокое сопротивление износу, в сочетании с высо- ким уровнем трещиностойкости углеродистых ста- лей, на которые осуществляется наплавка, позволя- ет обеспечить высокие эксплуатационные свойства и долговечность службы изделий с покрытиями в условиях абразивного и даже ударно-абразивного воздействия. Такими материалами могут служить покрытия, полученные наплавкой твердосплавных вольфрамокобальтовых порошковых смесей на угле- родистые стали, поверхностные слои которых насы- щены бором [1, 2]. Насыщение бором поверхност- ного слоя стали позволяет не только сформировать покрытия, имеющие свойства металлокерамических твердых сплавов, но и обеспечить высокий уровень трещиностойкости сформированных композиций. Одной из технических проблем, ограничивающих возможность увеличивать толщину твердосплав- ных покрытий и управлять структурой и свойствами сформированных композиций, является ограничение толщины слоя стали, насыщенного бором. Для со- кращения длительности процесса насыщения стали бором и увеличения толщины формируемого бори- рованного слоя рационально использовать источник нагрева с высокой плотностью энергии, позволяю- щей оплавить поверхностный слой стали, обеспечив химико-термическое взаимодействие бора и железа с высокими технологическими скоростями, не приво- дящими к перегреву основного материала и к значи- тельным изменениям его структуры [3]. Применение электронно-лучевой обработки исключает возникно- вение эффекта «сдувания» порошковых материалов, используемых для насыщения поверхностных слоев. Исследование структуры и свойств поверхностных слоев углеродистых сталей после их насыщения бо- ром на большую глубину в процессе оплавления под действием вневакуумного электронно-лучевого на- грева имеет практическое значения для разработки новых технологий формирования износостойких по- крытий методом наплавки. Методика проведения исследований Для проведения исследований использовали сле- дующие материалы: – основной материал – сталь 20 в отожженном состоянии содержала 0,18 % С, 0,50 Mn, 0,23 Si, 0,035 % P и 0,04 % S;