ВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ КАРБИДА ХРОМА НА СТРУКТУРУ И АБРАЗИВНУЮ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ NICRBSI ПОКРЫТИЯ, СФОРМИРОВАННОГО ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКОЙ

Лазерная наплавка применяется в различных отраслях машиностроения для получения упрочняющих и восстановительных покрытий. В качестве износостойких сплавов для наплавки хорошо зарекомендовали себя самофлюсующиеся сплавы системы Ni-Cr-B-Si. Относительно низкая температура плавления NiCrBSi порошков позволяет добавлять твердые включения в материал матрицы и создавать тем самым композиционные покрытия с не растворившимися при наплавке частицами. В качестве упрочняющих карбидных частиц при создании композиционных покрытий на основе NiCrBSi используются добавки WC/W₂C, Cr₃C₂, SiC, TaC, NiC, VC, TiC. Особый научный и практический интерес представляет изучение закономерностей изнашивания композиционного покрытия NiCrBSi-Cr₃C₂, характеризующегося повышенной стойкостью к коррозии и окислению при высоких температурах. В работе осуществлялась добавка 15 мас. % порошка Cr₃C₂ гранулометрического состава 50-150 мкм в порошок ПГ-СР2 (химический состав, мас. %: 0,48 C; 14,8 Cr; 2,6 Fe; 2,9 Si; 2,1 B; остальное Ni) гранулометрического состава 40-160 мкм при газопорошковой лазерной наплавке. С помощью растровой электронной микроскопии установлено, что указанная добавка карбида хрома в NiCrBSi порошок привела к формированию при лазерной наплавке композиционного покрытия, так как в структуре присутствуют исходные нерастворившиеся карбиды хрома Cr₃C₂. NiCrBSi-Cr₃C₂ покрытие характеризуется повышенной микротвердостью. Проведены испытания на абразивное изнашивание по закрепленному абразиву - корунду, определены интенсивность абразивного изнашивания, коэффициент трения и удельная работа изнашивания, а также исследованы поверхности изнашивания NiCrBSi и NiCrBSi-Cr₃C₂ покрытий. Установлен существенный рост абразивной износостойкости композиционного покрытия вследствие смены основного механизма изнашивания (с микрорезания у покрытия NiCrBSi на царапание у покрытия NiCrBSi-Cr₃C₂).

газопорошковая лазерная наплавка, композиционное покрытие, структура, абразивное изнашивание

1. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 664 с.

2. Афанасьева Л.Е. Микроструктура покрытия NiCrBSi после лазерной наплавки и последующего лазерного плавления // Металлообработка. 2018. № 3. С. 34-38.

3. Соболева Н.Н., Макаров А.В., Малыгина И.Ю. Влияние фрикционной обработки на микромеханические свойства NiCrBSi покрытия, полученного лазерной наплавкой // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2017. № 4. С. 135-140.

4. Stanciu E.M., Pascu A., Ţierean M.H., Voiculescu I., Roată I.C., Croitoru C., Hulka I. Dual Coating Laser Cladding of NiCrBSi and Inconel 718 // Materials and Manufacturing Processes. 2016. Vol. 31. № 12. P. 1556-1564.

5. Yang J., Liu F., Miao X., Yang F. Influence of laser cladding process on the magnetic properties of WC-FeNiCr metal-matrix composite coatings // Journal of Materials Processing Technology. 2012. Vol. 212. № 9. P. 1862-1868.

6. Makarov A.V., Soboleva N.N., Malygina I.Yu., Osintseva A.L. The tribological performances of a NiCrBSi - TiC laser-clad composite coating under abrasion and sliding friction // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2015. № 3. P. 83-97.

7. Прибытков Г.А., Полев И.В., Батаев В.А., Иванов М.Б. Структура и абразивная износостойкость композитов тугоплавкий карбид - металлическая матрица // Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7. № S1-1. С. 419-422.

8. Прибытков Г.А., Храмогин М.Н., Коржакова В.В. СВС композиционные порошки карбид титана - связки из сплавов на основе железа для наплавки износостойких покрытий // Физическая мезомеханика. 2006. Т. 9. № S1. С. 185-188.

9. Бирюков В.П., Фишков А.А., Татаркин Д.Ю., Хриптович Е.В., Быковский Д.П., Петровский В.Н. Влияние режимов лазерной наплавки и состава порошковых материалов на абразивную износостойкость покрытий // Фотоника. 2016. № 3. С. 32-45.

10. Голышев А.А., Оришич А.М. Исследование влияния режимов фокусировки лазерного излучения на геометрические и механические свойства металлокерамических треков // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2019. Т. 21. № 1. С. 82-92.

11. Прибытков Г.А., Фирсина И.А., Коржова В.В., Криницын М.Г., Полянская А.А. Синтез композиционных порошков «TiC - связка из сплава NiCrBSi» для наплавки и напыления износостойких покрытий // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2018. № 2. С. 43-53.

12. Vostřák M., Houdková Š., Bystrianský M., Česánek Z. The influence of process parameters on structure and abrasive wear resistance of laser clad WC-NiCrBSi coatings // Materials Research Express. 2018. Vol. 5. № 9. P. 096522.

13. Zikin A., Hussainova I., Katsich C., Badisch E., Tomastik C. Advanced chromium carbide-based hardfacings // Surface and Coatings Technology. 2012. Vol. 206. № 19-20. P. 4270-4279.

14. Karaoglanli A.C., Oge M., Doleker K.M., Hotamis M. Comparison of tribological properties of HVOF sprayed coatings with different composition // Surface and Coatings Technology. 2017. Vol. 318. P. 299-308.

15. Макаров А.В., Соболева Н.Н., Малыгина И.Ю., Осинцева А.Л. Формирование композиционного покрытия NiCrBSi-TiC с повышенной абразивной износостойкостью методом газопорошковой лазерной наплавки // Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 11. C. 38-44.

16. Степанова И.В., Панин С.В., Дураков В.Г., Корчагин М.А. Модификация структуры порошковых покрытий на никелевой и хром-никелевой основах введением наночастиц диборида титана при электронно-лучевой наплавке // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2011. № 1. С. 68-74.

17. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. 526 с.

18. Трение, изнашивание и смазка. Кн. 1 / под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978. 400 с.

19. Savrai R.A., Makarov A.V., Gorkunov E.S., Soboleva N.N., Kogan L.Kh., Malygina I.Yu., Osintseva A.L., Davydova N.A. Eddy-Current Testing of the Fatigue Degradation of a Gas Powder Laser Clad NiCrBSi-Cr3C2 Composite Coating under Contact Fatigue Loading // AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1915. P. 040049.

20. Тененбаум М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию. М.: Машиностроение, 1976. 271 с.

21. Макаров А.В., Соболева Н.Н., Малыгина И.Ю. Роль упрочняющих фаз в сопротивлении абразивному изнашиванию NiCrBSi покрытий, сформированных лазерной наплавкой // Трение и износ. 2017. Т. 38. № 4. С. 311-318.

22. Хрущов М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. М.: Наука, 1970. 252 с.