Особенности фрикционной обработки композиционного NiCrBSi-Cr3C2 покрытия, сформированного лазерной наплавкой

Н.Н. Соболева ORCID logo , А.В. Макаров, Е.П. Заварзина, П.А. Скорынина, И.Ю. Малыгина показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 31 августа 2020; Исправлена: 04 октября 2020; Принята: 06 октября 2020
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Н.Н. Соболева, А.В. Макаров, Е.П. Заварзина, П.А. Скорынина, И.Ю. Малыгина. Особенности фрикционной обработки композиционного NiCrBSi-Cr3C2 покрытия, сформированного лазерной наплавкой. Письма о материалах. 2020. Т.10. №4. С.506-511
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-4-506-511

Аннотация

Важной отличительной особенностью фрикционной обработки композиционного NiCrBSi-Cr3C2 покрытия является получение выглаженной поверхности с выступающими на 2-5 мкм карбидами хрома Cr3C2, формирующими высокопрочный опорный «островковый каркас».Проведен сравнительный анализ эффективности фрикционной обработки скользящим индентором покрытия NiCrBSi и композиционного покрытия, сформированного газопорошковой лазерной наплавкой смеси порошков 85 масс.% NiCrBSi и 15 масс.% Cr3C2, по критериям интенсивного деформационного упрочнения, создания благоприятных сжимающих остаточных напряжений и достижения низкой шероховатости поверхности. При фрикционной обработке индентором из кубического нитрида бора при нагрузке 350 Н у покрытия NiCrBSi-Cr3C2 установлено менее интенсивное деформационное упрочнение — микротвердость возросла от 900 до 940 HV 0.025, чем у покрытия NiCrBSi — от 570 до 850 HV 0.025. Это обусловлено существенно большей исходной твердостью композиционного покрытия, в структуре которого, кроме фаз, характерных для покрытия NiCrBSi, содержатся крупные первичные карбиды Cr3C2, не растворившиеся при наплавке, а также вытянутые карбиды Cr23C6, выделившиеся при охлаждении из твердого раствора, пересыщенного хромом в результате частичного растворения карбидов Cr3C2 при наплавке. Фрикционная обработка приводит также к достижению меньшего уровня сжимающих остаточных напряжений (−250 МПа) на поверхности композиционного покрытия, чем на поверхности покрытия NiCrBSi (−390 МПа). В отличие от фрикционной обработки NiCrBSi покрытия, когда образуется ровная выглаженная поверхность с наношероховатостью (Ra = 60 нм), фрикционная обработка композиционного покрытия формирует поверхность с большей шероховатостью (Ra = 310 нм) вследствие формирования на поверхности своеобразного опорного «островковкового каркаса» из выступающих на 2 – 5 мкм крупных карбидов хрома Cr3C2.

Ссылки (27)

1. L. E. Afanasieva, G. V. Ratkevich. Letters on Materials. 8 (3), 268 (2018). (in Russian) [Л. Е. Афанасьева, Г. В. Раткевич. Письма о материалах. 8 (3), 268 (2018).]. Crossref
2. B. Cai, Y.-f. Tan, L. He, H. Tan, L. Gao. Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 23 (6), 1681 (2013). Crossref
3. R. A. Savrai. Phys. Metals Metallogr. 119 (10), 1070 (2018). Crossref
4. J. Yang, F. Liu, X. Miao, F. Yang. J. Mater. Process. Technol. 212 (9), 1862 (2012). Crossref
5. A. V. Makarov, N. N. Soboleva, I. Yu. Malygina, A. L. Osintseva. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 3, 83 (2015). (in Russian) [А. В. Макаров, Н. Н. Соболева, И. Ю. Малыгина, А. Л. Осинцева. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 3, 83 (2015).]. Crossref
6. Q. Li, G. M. Song, Y. Z. Zhang, T. C. Lei, W. Z. Chen. Wear. 254 (3-4), 222 (2003). Crossref
7. M.-j. Chao, W.-l. Wang, E.-j. Liang, D. Ouyang. Surf. Coat. Technol. 202 (10), 1918 (2012). Crossref
8. A. V. Makarov, Yu. S. Korobov, N. N. Soboleva, Yu. V. Khudorozhkova, A. A. Vopneruk, P. Balu, M. M. Barbosa, I. Yu. Malygina, S. V. Burov, A. K. Stepchenkov. Letters on Materials. 9 (4), 470 (2019). Crossref
9. A. Zikin, I. Hussainova, C. Katsich, E. Badisch, C. Tomastik. Surf. Coat. Technol. 206 (19-20), 4270 (2012). Crossref
10. A. C. Karaoglanli, M. Oge, K. M. Doleker, M. Hotamis. Surf. Coat. Technol. 318, 299 (2017). Crossref
11. A. S. C. M. d’Oliveira, R. Vilar, C. G. Feder. Appl. Surf. Sci. 201 (1-4), 154 (2002). Crossref
12. A. N. Cherepanov, A. M. Orishich, V. E. Ovcharenko, A. G. Malikov, V. O. Drozdov, A. P. Pshenichnikov. Phys. Metals Metallogr. 120 (1), 101 (2019). Crossref
13. R. Singh, D. Kumar, S. K. Mishra, S. K. Tiwari. Surf. Coat. Technol. 251, 87 (2014). Crossref
14. N. N. Soboleva, A. V. Makarov, I. Yu. Malygina. Obrabotka Metallov - Metal Working and Material Science. 61 (4), 79 (2013). (in Russian) [Н. Н. Соболева, А. В. Макаров, И. Ю. Малыгина. Обработка металлов. Технология, оборудование, инструменты. 61 (4), 79 (2013).].
15. N. N. Soboleva, A. V. Makarov, I. Yu. Malygina, R. A. Savrai. AIP Conf. Proc. 1785, 030028 (2016). Crossref
16. Патент РФ № 2709550, 18.12.2019. (in Russian) [Патент РФ № 2709550, 18.12.2019.].
17. A. V. Makarov, L. G. Korshunov. Phys. Metals Metallogr. 120 (3), 303 (2019). Crossref
18. S. V. Smirnov, D. A. Konovalov, S. T. Kalashnikov, E. O. Smirnova. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 5, 106 (2018). (in Russian) [С. В. Смирнов, Д. А. Коновалов, С. Т. Калашников, Е. О. Смирнова. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 5, 106 (2018).]. Crossref
19. R. A. Savrai, A. V. Makarov, N. N. Soboleva, I. Yu. Malygina, A. L. Osintseva. J. Mater. Eng. Perform. 25 (3), 1068 (2016). Crossref
20. X. Ping, S. Sun, F. Wang, H. Fu, J. Lin, Y. Lin, Y. Lei. Surf. Rev. Lett. 26 (6), 1850207 (2018). Crossref
21. Š. Houdková, J. Černý, Z. Pala, P. Haušild. Key Eng. Mater. 662, 111 (2015). Crossref
22. R. A. Savrai, A. V. Makarov, E. S. Gorkunov, N. N. Soboleva, L. Kh. Kogan, I. Yu. Malygina, A. L. Osintseva, N. A. Davydova. AIP Conf. Proc. 1915, 040049 (2017). Crossref
23. A. V. Makarov, N. N. Soboleva, I. Yu. Malygina. J. Frict. Wear. 38 (4), 272 (2017). Crossref
24. A. V. Makarov, N. N. Soboleva, R. A. Savrai, I. Yu. Malygina. Vektor nauki Tolyattinskogo gosudarstvennogo universiteta. 34 (4), 60 (2015). (in Russian) [А. В. Макаров, Н. Н. Соболева, Р. А. Саврай, И. Ю. Малыгина. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 34 (4), 60 (2015).]. Crossref
25. A. V. Makarov, R. A. Savrai, N. A. Pozdejeva, S. V. Smirnov, D. I. Vichuzhanin, L. G. Korshunov, I. Yu. Malygina. Surf. Coat. Technol. 205 (3), 84 (2010). Crossref
26. R. A. Savrai, A. V. Makarov, I. Yu. Malygina, E. G. Volkova. Mater. Sci. Eng., A. 734, 506 (2018). Crossref
27. A. V. Makarov, R. A. Savrai, P. A. Skorynina, E. G. Volkova. Met. Sci. Heat Treat. 62 (1-2), 61 (2020). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование

1. Грант Президента РФ для молодых ученых - МК-391.2019.8
2. Средства, составляющие доход от доверительного управления целевым капиталом на развитие УрФУ, сформированным при участии ООО "УГМК-Холдинг" -
3. Государственное задание ИМАШ УрО РАН - АААА-А18-118020790147-4
4. Государственное задание ИФМ УрО РАН - АААА-А18-118020190116-6
5. Государственное задание ИФМ УрО РАН - АААА-А19-119070490049-8