Электронно-пучковая модификация упрочненного слоя, сформированного на стали Hardox 450 электроконтактной наплавкой проволоки системы Fe-С-V-Cr-Nb-W

С.В. Коновалов1,2, В.Е. Кормышев1, Ю.Ф. Иванов3,4, А.Д. Тересов3
1Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007, Новокузнецк, Россия
2Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, ул. Московское шоссе, д.34, 443086, Самара, Россия
3Институт сильноточной электроники СО РАН, пр. Академический, 2/3 6342021, Томск, Россия
4Национальный исследовательский Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, 634050, Томск, Россия
Аннотация
Осуществлена комбинированная обработка поверхности стали Hardox 450, заключающаяся в формировании электроконтактным методом слоя, наплавленного порошковой проволокой состава Fe-С-V-Cr-Nb-W, и его последующее облучение высокоинтенсивным импульсным электронным пучком. Выполнены трибологические испытания модифицированной поверхности и выявлено увеличение в 32,5 раза износостойкости облученного слоя по сравнению с материалом основы. Методами просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии осуществлены исследования элементного и фазового состава, дефектной субструктуры стали Hardox 450 и поверхностного слоя наплавки, модифицированной высокоинтенсивным импульсным электронным пучком. Показано, что электронно-пучковая обработка поверхности наплавленного слоя сопровождается формированием многослойной структуры. Границы раздела выявленных слоев не содержат микропор и микротрещин, что свидетельствует о высоком уровне их совместности. Выявлено формирование в модифицированном электронным пучком слое многофазной структуры, представленной α-фазой и карбидными фазами на основе ниобия, хрома и железа. Электронно-пучковая обработка поверхности наплавленного слоя приводит к многократному уменьшению размеров включений, расположенных как в модифицированном слое, так и в основном объеме наплавленного металла. До облучения электронным пучком средние размеры включений 2,5 мкм, после облучения – 0,6 мкм. Слой наплавленного металла, подвергнутый облучению интенсивным импульсным электронным пучком, находится в упруго-напряженном состоянии, о чем свидетельствует наличие многочисленных изгибных экстинкционных контуров, присутствующих в выделениях карбидной фазы. Показано, что высокоскоростная закалка наплавленного слоя, реализующаяся при его облучении импульсным электронным пучком, сопровождается формированием пакетного мартенсита с ультрамалыми поперечными (40-70 нм) размерами кристаллов мартенсита.
Получена: 05 августа 2016   Исправлена: 15 ноября 2016   Принята: 24 ноября 2016
Просмотры: 68   Загрузки: 14
Ссылки
1.
М. Хокинг, В. Васантасри, П. Сидки. Металлические и керамические покрытия. Получение, свойства и применение: Пер. с англ. — М.: Мир, 2000. — 518 с.
2.
V. I. Chernoivanov, I. G. Golubev. Restoration of machine parts (Status and Prospects). Moscow, FGNU «Rosinformagroteh». (2010) 376 p. (in Russian) [В. И. Черноиванов, И. Г. Голубев И. Г. Восстановление деталей машин (Состояние и перспективы). М.: ФГНУ «Росинформагротех». 2010. 376 с]
3.
Y. Zhirkin. Reliability, maintenance and repair of metallurgical machinery. Magnitogorsk, NSTU. (2002) 330 p. (in Russian) [Ю. В. Жиркин. Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин. Магнитогорск, НГТУ. 2002. 330 с]
4.
А. М. Глезер, В. Е. Громов, Ю. Ф. Иванов, Ю. П. Шаркеев. Наноматериалы: структура, свойства, применение. — Новокузнецк: Изд-во «Интер-Кузбасс», 2012. — 428 с.
5.
Структура, фазовый состав и свойства поверхностных слоев титана после электровзрывного легирования и электронно-пучковой обработки / Под ред. В. Е. Громова, Ю. Ф. Иванова, Е. А. Будовских. — Новокузнецк: Изд-во «Интер-Кузбасс», 2012. — 435 с.
6.
S. Konovalov, V. Kormyshev, V. Gromov, Yu. Ivanov. Materials Science Forum. 870, 159 – 162 (2016), Doi:10.4028 / www.scientific.net / MSF.870.159.
7.
В. М. Малыш, М. М. Сорока. Электрическая сварка. — Киев: Техніка, 1986.
8.
Yu. F. Ivanov, N. N. Koval. Low-energy electron beams submillisekundnoy duration: reception and some aspects of the application in the field of materials science — Chapter 13 in the book «Structure and properties of advanced metallic materials.» p. 345 – 382 / Ed. A. I. Potekaev. Tomsk: Publishing house of the NTL. (2007) 580 p. (in Russian) [Иванов Ю. Ф., Коваль Н. Н. Низкоэнергетические электронные пучки субмиллисекундной длительности: получение и некоторые аспекты применения в области материаловедения — Гл.13 в книге «Структура и свойства перспективных металлических материалов». — С.345 – 382 / Под общ. ред. А. И. Потекаева. Томск. НТЛ. 2007. 580 с.]
9.
V. A. Grishunin, V. E. Gromov, Y. F. Ivanov, A. D. Teresov, S. V. Konovalov. Journal of Surface Investigation 7 (5), 990 – 995 (2013), Doi: 10.1134 / S1027451013050091
10.
N. N. Koval’, Yu. F. Ivanov. Russian Physics Journal 51 (5), 505 – 516 (2008), Doi: 10.1007 / s11182‑008‑9073 —7