Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТИ НАПЛАВКИ, ОБЛУЧЕННОЙ ИНТЕНСИВНЫМ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ИМПУЛЬСНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-4-119-124

Полный текст:

Аннотация

Для обоснованного выбора материала покрытий, соответствующих условиям эксплуатации изделий, и режимов последующей электронно-пучковой обработки исследованы микротвердость, модуль Юнга и микроструктура модифицированного поверхностного слоя, наплавленного на мартенситную низкоуглеродистую сталь Hardox 450 высокоуглеродистыми порошковыми проволоками различного химического состава (№ 258 (NbC-G), № 720 (DT-DUR), № 760 (DT-DUR)) и дополнительно модифицированного путем облучения интенсивным импульсным электронным пучком двухступенчатым методом. Формирование наплавленного слоя на поверхность стали осуществляли в среде защитного газа, содержащего 98 % Ar, 2 % CO2, при сварочном токе 250–300 А и напряжении на дуге 30–35 В. Модифицирование наплавленного слоя осуществляли путем облучения поверхности наплавленного слоя высокоинтенсивным электронным пучком в режиме плавления и высокоскоростной кристаллизации. Нагрузка на индентор составляла 50 мН. Определение микротвердости модуля Юнга проводили в 30 произвольно выбранных точках модифицированной поверхности наплавки. Структуру поверхности модифицированной электронным пучком наплавки изучали методами сканирующей электронной микроскопии. Установлено, что повышение прочностных свойств модифицированного электронным пучком наплавленного слоя обусловлено формированием субмикроразмерной структуры, упрочнение которой вызвано закалочным эффектом и наличием включений вторых фазы (бориды, карбобориды, карбиды). Выявлено, что максимальный упрочняющий эффект наблюдается при наплавке порошковой проволокой, содержащей 4,5 % бора. Показано, что на поверхности наплавки, сформированной проволокой, в элементный состав которой входит 4,5 % бора, и дополнительно облученной интенсивным импульсным электронным пучком, формируются системы микротрещин. Поверхностные наплавки, сформированные порошковыми проволоками, не содержащими бор, после импульсной обработки электронным пучком показали отсутствие микротрещин на модифицированной поверхности. Установлен значительный разброс значений нанотвердости и модуля Юнга, что обусловлено, очевидно, неоднородным распределением упрочняющих фаз.

Об авторах

Юлия Андреевна Рубанникова
Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк
Россия

студент



Виктор Евгеньевич Громов
Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк
Россия

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин имени профессора В.М. Финкеля



Дмитрий Анатольевич Косинов
Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк
Россия

кандидат технических наук, докторант



Василий Евгеньевич Кормышев
Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк
Россия

аспирант



Список литературы

1. Хасуи А., Моригаки О. Наплавка и напыление. М.: Машиностроение, 1985. 239 с.

2. Сараев Ю.Н. Разработка и внедрение новых инновационных технологических решений в сварке и наплавке – эффективный путь повышения производительности машиностроительных производств // Новые технологии, материалы и инновации в производстве. Усть-Каменогорск, 2009. С. 70–73.

3. Сараев Ю.Н., Безбородов В.П., Селиванов Ю.В. Особенности формирования защитных коррозионностойких покрытий при импульсной электродуговой наплавке сталей аустенитного класса // Сварочное производство. 2009. № 4. С. 20–25.

4. Сараев Ю.Н., Селиванов Ю.В. Оптимизация режимов импульсно-дуговой наплавки коррозионностойких покрытий // Сварочное производство. 2009. № 6. С. 3–9.

5. Сараев Ю.Н., Селиванов Ю.В. Оптимизация режимов и техники нанесения коррозионностойких покрытий электродуговой наплавкой в режиме импульсного изменения энергетических параметров технологического процесса // Новые промышленные технологии. 2009. № 4. С. 15–21.

6. Полетика И.М., Макаров С.А., Тетюцкая М.В., Крылова Т.А. Электронно-лучевая наплавка износостойких и коррозионностойких покрытий на низкоуглеродистую сталь // Известия Томского политехнического университета. 2012. Т. 321. № 2. С. 86–89.

7. Полетика И.М., Голковский М.Г., Перовская М.В., Беляков Е.Н., Салимов Р.А., Батаев В.А., Сазанов Ю.А. Формирование коррозионностойких покрытий методом наплавки в пучке релятивистских электронов // Перспективные материалы. 2006. № 2. C. 80–86.

8. Полетика И.М., Иванов Ю.Ф., Голковский М.Г., Перовская М.В. Структура и свойства покрытий, полученных электронно-лучевой наплавкой вне вакуума // Физика и химия обработки материалов. 2007. № 6. С. 48–56.

9. Полетика И.М., Крылова Т.А., Перовская М.В., Иванов Ю.Ф., Гнюсов С.Ф., Голковский М.Г. Структура и механические свойства металла вневакуумной электронно-лучевой наплавки до и после термической обработки // Упрочняющие технологии и покрытия. 2008. № 4. С. 44–53.

10. Коваль Н.Н., Иванов Ю.Ф. Наноструктурирование поверхности металлокерамических и керамических материалов при импульсной электронно-пучковой обработке // Известия вузов. Физика. 2008. Т. 51. № 5. С. 60–70.

11. Капралов Е.В., Райков С.В., Будовских Е.А., Громов В.Е., Костерев В.Б. Повышение износостойкости стали наплавкой // Сталь. 2014. № 7. С. 86–88.

12. Иванов Ю.Ф., Коваль Н.Н. Низкоэнергетические электронные пучки субмиллисекундной длительности: получение и некоторые аспекты применения в области материаловедения // Структура и свойства перспективных металлических материалов. Томск: НТЛ, 2007. С. 345–382.

13. Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Коновалов С.В., Кормышев В.Е. Структура и свойства износостойких наплавок, модифицированных электронно-пучковой обработкой. Новокузнецк: Изд. центр СибГИУ, 2017. 207 с.

14. Oliver W.C. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments // Journal of Materials Research. 1992. Vol. 7. № 6. P. 1564–1583.

15. Мильман Ю.В., Голубенко А.А., Дуб С.Н. Определение нанотвердости при фиксированном размере отпечатка твердости для устранения масштабного фактора // Вопросы атомной науки и техники. 2015. Т. 96. № 2. С. 171–177.

16. Rotshtein V., Ivanov Yu., Markov A. Surface treatment of materials with low-energy, high-current electron beams // Materials surface processing by directed energy techniques. Elsevier, 2006. P. 205–240.

17. Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Vorobiev S.V., Konovalov S.V. Fatigue of steels modified by high intensity electron beams. Cambridge: Cambridge international science publishing, 2015. 272 p.

18. Головин Ю.И. Наноиндентирование и его возможности. М.: Машиностроение, 2009. 312 с.

19. Teker T., Karatas S., Osman Yilmaz S. Microstructure and wear рrореrtiеs of AISI 1020 steel surface modified by HARDOX 450 and FеВ powder mixture // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2014. Vol. 50. № 1. Р. 94–103.

20. Самсонов Г.В., Серебрякова Т.И., Неронов В.А. Бориды. М.: Атомиздат, 1975. 376 с.

21. Химико-термическая обработка металлов и сплавов / под ред. Л.С. Ляховича. М.: Металлургия, 1981. 424 с.


Рецензия

Для цитирования:


Рубанникова Ю.А., Громов В.Е., Косинов Д.А., Кормышев В.Е. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТИ НАПЛАВКИ, ОБЛУЧЕННОЙ ИНТЕНСИВНЫМ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ИМПУЛЬСНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ. Вектор науки Тольяттинского государственного университета . 2017;(4):119-124. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-4-119-124

For citation:


Rubannikova Yu.A., Gromov V.E., Kosinov D.A., Kormyshev V.E. THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF SURFACING SURFACE IRRADIATED BY THE INTENSIVE LOW-ENERGY PULSED ELECTRON BEAM. Science Vector of Togliatti State University . 2017;(4):119-124. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-4-119-124

Просмотров: 11


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)