Структура та властивості зносостійкого натопу, модифікованого електронно-пучковим обробленням
В. Є. Кормишев$^{1}$, В. Є. Громов$^{1}$, Ю. Ф. Іванов$^{2}$, С. В. Коновалов$^{1,3}$
$^1$Сибірський державний індустріальний університет, вул. Кірова, 42, 654007 Новокузнецьк, РФ
$^2$Інститут сильноточної електроніки СВ РАН, просп. Академічний, 2/3, 634055, Томськ, РФ
$^3$Самарський національный дослідницький університет імені академіка С. П. Корольова, Московське шоссе, 34, Самара, РФ
Отримана: 14.03.2017. Завантажити: PDF
Методами сучасного фізичного матеріялознавства досліджено структуру, фазовий стан, дефектну субструктуру і трибологічні властивості покриття, сформованого на низьковуглецевій криці Хардокс 450 електродуговим натопом порошкової проволоки Fe–C–Nb–Cr–W і модифікованого наступним опроміненням високоінтенсивними імпульсними електронними пучками. У вихідному стані криця Хардокс 450 мала структуру сформованого за низькотемпературного відпускання мартенситу пакетної морфології. Натоп приводить до формування високоміцного поверхневого шару товщиною не менше 6 мм, мікротвердість якого складає $\approx$ 10,5 ГПа, що в 1,7 рази перевищує мікротвердість основи. Вздовж межі поділу натоп–криця формується структура, розмір зерен якої змінюється в межах 30–50 мкм. При віддаленні від межі поділу в об’єм криці розмір зерен понижується й на віддалі у 1,0–1,2 мм складає 5–7 мкм. В об’ємі кристалів мартенситу спостерігається дислокаційна субструктура у вигляді багатошарових сіток, скалярна густина дислокацій якої $\approx$ $1\cdot10^{11}$ см$^{-2}$. Основною зміцнювальною фазою натопленого шару являються частинки карбіду ніобію, розміри яких змінюються в межах 0,2–1,5 мкм. В структурі перехідного шару виявлено утворення частинок спеціяльних карбідів, а саме, карбідів хрому (Cr$_{3}$C$_{2}$ і Cr$_{7}$C$_{3}$), карбіду складного складу типу $М_{23}$С$_{6}$ ((Fe,Cr)$_{23}$C$_{6}$) і, вельми нечасто, карбіду вольфраму складу WC. Частинки спеціяльних карбідів розташовуються в об’ємі й на межах кристалів мартенситу, мають круглясту форму; розміри частинок змінюються в межах від 30 нм до 50 нм. На поверхні натопленого шару в результаті опромінення інтенсивним імпульсним електронним пучком формується структура коміркового типу. Розміри комірок змінюються в межах від 20 мкм до 100 мкм. Комірки розділено протяжними прошарками. Комірки мають субмікро- чи нанокристалічну структуру, характерні розміри елементів якої змінюються в межах від 100 нм до 1 мкм. Електронно-пучкове оброб-лення натопленого шару приводить до зменшення розміру зерен до 1,5–2,0 мкм. Зміцнювальними фазами натопленого шару являються $\alpha$-фаза (мартенсит), карбіди ніобію та заліза складу Fe$_{3}$C і $M_{6}$C(Fe$_{3}$W$_{3}$C). Встановлено, що зносостійкість натопленого шару після електронно-пучкового оброблення зростає більше аніж у 70 разів по відношенню до зносостійкости вихідної криці; при цьому коефіцієнт тертя знижується у $\approx$ 3 рази.
Ключові слова: структура, фазовий склад, натоп, зносостійкість, електронно-пучкове оброблення, мікротвердість.
PACS: 06.60.Vz, 62.20.Qp, 68.37.Lp, 81.40.Pq, 81.40.Wx, 81.65.Lp, 83.50.Uv
Citation: V. E. Kormyshev, V. E. Gromov, Yu. F. Ivanov, and S. V. Konovalov, Structure and Properties of the Wear-Resistant Facing Modified by Electron-Beam Processing, Usp. Fiz. Met., 18, No. 2: 111—139 (2017) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.18.02.111