Структура та властивості зносостійкого натопу, модифікованого електронно-пучковим обробленням
В. Є. Кормишев1, В. Є. Громов1, Ю. Ф. Іванов2, С. В. Коновалов1,3
1Сибірський державний індустріальний університет, вул. Кірова, 42, 654007 Новокузнецьк, РФ
2Інститут сильноточної електроніки СВ РАН, просп. Академічний, 2/3, 634055, Томськ, РФ
3Самарський 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 ≈ 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 ≈ 1⋅1011 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 (Cr3C2 і Cr7C3), карбіду складного складу типу М23С6 ((Fe,Cr)23C6) 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 α-фаза (мартенсит), карбіди ніобію та заліза складу Fe3C і M6C(Fe3W3C). 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 ≈ 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