Obrabotka Metallov 2011 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (53) 2011 51 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ увеличения объемной доли жидкой фазы в спе- каемой системе определяется степенью и харак- тером взаимодействия частиц карбида титана порошковой смеси с железом стали. В данной работе рассмотрены изменения ха- рактера взаимодействия компонентов промежу- точного слоя с основным металлом при повыше- нии концентрации углерода стальной основы и увеличении температуры нагрева композиции до 1450 °С, что соответствует плавлению эвтектики TiC – Fe. Методика проведения исследований Для проведения экспериментальных ис- следований были подготовлены две серии об- разцов композиции «порошковая смесь TiC/Ni – основной металл». В качестве основного ма- териала использовались пластины из стали 20 и стали 50 толщиной 5 мм. Порошковая смесь частиц карбида титана и никеля с массовым соотношением компонентов 7/3 была подго- товлена механическим перемешиванием в ша- ровой мельнице Pulverisette 6. Слой толщиной 1...1,5 мм на стальной поверхности получали методом шликерного литья. Оплавление ком- позиций производили в вакуумной печи СГВ- 2.4.2/15 И2 при температуре 1450 ± 10 °С с выдержкой не более 10 с. Средняя скорость на- грева печи составляла 0,2 °С/с, охлаждения – 0,1 °С/с. Микроструктуру оплавленных образцов исследовали на оптическом микроскопе Carl Zeiss AxioObserver A1m в диапазоне увели- чений от x25 до x1000. Микрорентгеноспек- тральный анализ отдельных структурных составляющих выполняли на растровом элек- тронном микроскопе Carl Zeiss EVO50 XVP, оснащенном приставкой – анализатором EDS X-Act (Oxford Instruments). Оценку твердости отдельных структурных составляющих оплав- ленных композиций производили на микро- твердомере модели 402MVD (Wolpert Group) при нагрузке от 10 до 50 г. Результаты исследований и их обсуждение Металлографические исследования оплав- ленной композиции «(70 % TiC +30 % Ni) – сталь 20» позволили определить основные процессы, протекающие в системе при нагреве. Установлено, что при оплавлении порошковой смеси на границе раздела «оплавленный слой – основной металл» образуется дополнитель- ный слой (рис. 1). Исследование нетравленых микрошлифов позволяет говорить о том, что данный слой обладает доэвтектическим строе- нием. Предполагается, что в процессе нагре- ва композиции до 1450 °С появление жидкой фазы на границе раздела связано с формирова- нием и последующим плавлением эвтектики на основе железа и карбида титана. Образующая- ся на границе раздела жидкая фаза смачивает частицы карбида титана порошковой смеси, что приводит к формированию оплавленного порошкового слоя. При детальном анализе строения оплавлен- ных образцов было установлено, что в процес- се взаимодействия железа стальной основы с частицами карбида титана наблюдается интен- сивная диффузия углерода покрытия в основ- ной металл, о чем свидетельствует образование перлитных колоний в поверхностных слоях ста- ли 20 (рис. 1). Экспериментальные данные по- казывают, что при увеличении объемной доли жидкой фазы растворение стальной основы про- текает равномерно по всей поверхности раздела компонентов системы. Рис. 1 . Микроструктура образцов, полученных при оплавлении композиции «(70 % TiC + 40% Ni) – сталь 20» С целью определения влияния концентрации углерода в анализируемой системе на характер протекающих при оплавлении порошковой сме- си процессов была подготовлена серия образ-