Гнюсов С.Ф., Голковский М.Г

ВЛИЯНИЕ ВНЕВАКУУМНОЙ НАПЛАВКИ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ НА СТРУКТУРУ И МИКРОТВЕРДОСТЬ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ

Томский политехнический университет, Томск Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, Новосибирск

[e-mail]

В последние годы огромный интерес вызывает применение методов нанесе- ния покрытий с использованием концентрированных источников энергии. Эффек- тивным источником с высокой объемной и поверхностной плотностью энергии яв- ляется поток высокоэнергетичных электронов выведенных в атмосферу. Работ по исследованию структуры и свойств покрытий на основе быстрорежущей стали вы- полненных многослойной электронно-лучевой наплавкой на открытым воздухе не проводилось.

В качестве наплавочного материала использовали сталь Р6М5 и смесь порош- ков сталь Р6М5 + WC (20 и 30 вес. %). В качестве флюса в смесь порошков добав- лялся MgF2 в количестве 20%. Наплавку проводили на пластины размером 100´50´9,5 мм, изготовленные из стали 30. Число повторов обработки электрон- ным пучком с насыпкой новых слоёв порошка варьировалось от 1 до 3.

Установлено, что в процессе первой и второй обработки электронным пучком происходит подплавление основного металла на общую глубину 1500 мкм. Даль- нейшее увеличение числа проходов не ведет к подплавлению подложки.

Обнаружено, что при числе обработок электронным пучком больше одной в материале покрытия «сталь Р6М5+30% WC» формируются трещины, общая про- тяженность которых уменьшается с числом обработок. В покрытиях «сталь Р6М5+ 20% WC» независимо от числа обработок электронным пучком трещин не наблю- дается. Пористость всех покрытий не превышает (0,5…1) %.

Структура покрытий имеет дендритное строение. Длина дендритов уменьша- ется с увеличением числа проходов. Упрочненный слой состоит из древовидных дендритов (первичный карбид М6С), карбидов Cr7C3, VC и матрицы, находящийся в аустенитно-мартенситном состоянии. Количество аустенита для покрытий «сталь Р6М5+ 20% WC» может достигать ~80% от общего объема матрицы. На однород- ность формирующейся структуры указывает равномерное распределение микро- твердости по толщине покрытия.

В случаи использования стали Р6М5 при двух обработках электронным пуч- ком внутри материала покрытия формируются трещины, часто выходящие на по- верхность раздела или наружную поверхность. После трех обработок данные тре- щины не обнаруживаются, однако формируются отдельные крупные поры, от по- верхности которых распространяются трещины нормально к оси электронного пучка.

Структура покрытия имеет дендритное строение. Длина дендритов уменьша- ется с увеличением числа обработок. Упрочненный слой состоит из древовидных эвтектических карбидов М6С, равноосных дисперсных карбидов VC (d = 0.5– 1 мкм) и матрицы, находящийся в аустенитно-мартенситном состоянии. Количест- во остаточного аустенита после трех обработок электронным пучком не превышает 25% от общего объема матрицы.

На однородность формирующейся структуры указывает равномерное распре- деление микротвердости по толщине покрытия, которая с увеличением числа об- работок электронным пучком растет с ~7000 МПа до ~9000 МПа.

Дата добавления: 2017-01-14