Аннотация: Исследованы поверхностно-упрочненные слои, полученные методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки порошковых смесей на основе вольфрама, циркония и бора на аустенитной хромоникелевой стали. Определено влияние концентрации циркония и вольфрама на структуру, твердость и износостойкость слоев. Установлено, что легированные слои толщиной 2,2 – 2,5 мм содержат высокотвердые боридные фазы (Fe, Cr)2B, (Cr, W)3B4, (Zr, W)B2 и интерметаллиды FeZr2, Ni(Zr, Ti)2. Показано, что микротвердость покрытий составила 7 – 8 ГПа, что обеспечило увеличение износостойкости до 2,2 раза по сравнению с исходной. Увеличение толщины эвтектических боридов и объемной доли продолговатых кристаллов борида хрома улучшило сопротивление абразивному износу. Ударная вязкость покрытий с высоким содержанием вольфрама снизилась до 130 Дж/см2 из-за наличия хрупких пластинчатых боридных структур. Композиции с большим содержанием циркония сохраняли высокую ударную вязкость (190 – 200 Дж/см2 ). В переходной зоне не обнаружено трещин, что свидетельствовало о высокой адгезии покрытий к основе. Показана эффективность метода для создания износостойких и ударопрочных поверхностных слоев на аустенитных хромоникелевых сталях.

Аннотация: Исследованы структура и свойства покрытий, сформированных на стали 12Х18Н9Т (AISI 321) методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки порошковой смеси Ni – Cr – Mo – Ti. Проведен структурно-фазовый анализ, определены твердость, жаростойкость и коррозионная стойкость покрытий. Установлено, что увеличение количества наплавленных слоев оказывает влияние на химический состав материалов, однако не приводит к значительному изменению их свойств. Полученные покрытия характеризуются более высокими показателями стойкости в условиях воздействия окислительной среды по сравнению с аустенитной сталью. Наиболее благоприятное сочетание коррозионной стойкости и жаростойкости обеспечивает двухслойная наплавка порошковой смеси.

Аннотация: Представлены результаты исследования структуры и свойств двухслойных композиций, сформированных на поверхности конструкционной стали по технологии вневакуумной электронно-лучевой наплавки. Для формирования коррозионно-стойкого слоя использована смесь Cr – Ni – Ti – Mo – Cu. Для повышения износостойкости проведена наплавка второго слоя смесью порошков Cr – В или порошком борида хрома CrВ. Толщина двухслойных покрытий составила 2,9 мм. Максимальный уровень микротвердости ~ 1050 – 1150 HV достигнут при наплавке смеси порошков Cr – В за счет формирования в слое плотного слоя боридов типа Fe2B и CrB. Проведена оценка износостойкости в условиях трения о закрепленные частицы абразива. Показано, что износостойкость двухслойных покрытий в 5 раз выше, чем у стали 10ХСНД. Жаростойкость сформированных поверхностных слоев при 850 °C превышает стойкость основного материала в 6 раз.

Аннотация: Изучено влияние хрома и никеля, выполняющих функцию смачивающих компонентов в наплавочных порошковых смесях, на структуру и свойства борированных слоев, полученных методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки. Толщина покрытий, наплавленных без хрома и никеля, составила 1,2 мм, с использованием смачивающих компонентов — 2,8 мм. Максимальная микротвердость ~ 1100 – 1350 HV достигнута при наплавке порошка бора и смеси B – Cr. Основной механизм упрочнения поверхностных слоев обусловлен наличием боридов типа Fe2B, Cr2B и (Fe, Cr)2B. Материал, полученный при наплавке бора в сочетании с хромом, характеризуется наиболее высоким уровнем стойкости к газоабразивному изнашиванию. Износостойкость упрочненных слоев при испытаниях на малых и средних углах атаки (15° и 30°) в ~ 5 и ~ 2 раз выше, чем у стали 12Х18Н9Т соответственно. Показано, что для повышения жаростойкости покрытия в наплавочную смесь рационально вводить порошок никеля. Установлено, что поверхностное легирование стали 12Х18Н9Т наплавкой смеси B – Ni в 4 раза уменьшает прирост массы за счет окисления в процессе изотермической выдержки при 850 °C.

Аннотация: Исследованы покрытия 5Zr – 15Cr – 30B и 15Zr – 5Cr – 30B, сформированные на поверхности стали 12Х18Н9Т (AISI 321) методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки. Проведен микроструктурный анализ покрытий методами растровой электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа. Выполнены коррозионные испытания наплавленных слоев в воздушной атмосфере при 950 °C в течение 100 ч. Показано, что основными структурными составляющими покрытия, влияющими на жаростойкость, являются бориды (Fe, Cr)B, ZrB и фазы Лавеса ZrFe2. Установлено, что удельный прирост массы при окислении покрытий 15Zr – 5Cr – 30B и 5Zr – 15Cr – 30B составил 8,61 и 2,99 г/м2 соответственно, а стали 12Х18Н9Т — 13,52 г/м2. Таким образом, при увеличении доли хрома в наплавочной смеси ее стойкость к окислению возрастает.

Аннотация: Исследовано влияние структурных изменений, возникающих в процессе вневакуумной электронно-лучевой наплавки порошкового аморфного бора, на устойчивость к коррозии поверхностных слоев аустенитной хромоникелевой стали. Установлены связь между током наплавки, морфологией формируемых структур и коррозионной стойкостью. Экспериментально подтверждено, что в результате наплавки образуется покрытие с высокой плотностью боридных фаз. Рентгенофазовым анализом выявлено преобладание боридных соединений хрома и железа типа Me2B в модифицированном слое. Формирование такой структуры способствует повышению коррозионной стойкости стали 12Х18Н9Т (AISI 321) в 1,5 раза.

Аннотация: Исследовано влияние режимов термической обработки на структуру и механические свойства пружинной стали 40С2. Построены политермический разрез равновесной диаграммы состояния и термокинетическая диаграмма распада аустенита в стали 40С2 с использованием программы “Thermo-Calc”, модуля Pocket Jaw испытательного комплекса Gleeble-3800 и металлографического анализа. На основании предварительного анализа фазовых превращений в стали 40С2 в различных условиях выбраны интервалы температур для исследования влияния режимов предварительного нагрева, закалки и отпуска на структуру и механические свойства стали при испытаниях на растяжение и твердость. Рекомендован режим термической обработки, гарантированно обеспечивающий получение требуемой структуры и механических свойств стали 40С2 для изготовления упругих элементов железнодорожного крепежа.

Аннотация: Для улучшения свойств и точности размеров штамповой стали Cr12MoV после термической обработки исследована ортогональная экспериментальная система, включающая пять критических параметров процесса вакуумной изотермической газовой закалки: температура аустенитизации, время выдержки при аустенитизации, давление газовой закалки, низкотемпературная изотермическая температура и низкотемпературное изотермическое время выдержки. Установлено, что параметрами, которые наиболее существенно влияют на характеристики стали Cr12MoV после термической обработки, являются низкотемпературная изотермическая температура, температура аустенизации и давление газовой закалки. При этом время выдержки при аустенизации оказалось наименее значимым. Установлено также, что давление газовой закалки оказывает большее влияние на вязкость, чем на твердость. Повышение низкотемпературной изотермической температуры способствует формированию более высокой объемной доли нижнего бейнита в структуре, что коррелирует с повышением вязкости и снижением твердости. В противоположность этому, повышение температуры аустенитизации приводит к уменьшению количества нерастворенных карбидов в структуре и повышению прочности до пикового значения при 1000 °C, после чего она снижается, в то время как твердость непрерывно растет.

Аннотация: Исследован процесс электроискрового легирования титанового сплава Ti6Al4V в атмосфере азота в течение 5 – 30 мин путем нанесения покрытий с использованием анода из титановых гранул. Определены износостойкость, коррозионная стойкость и коэффициент трения покрытий. Показано, что приработка титановых гранул в течение 180 мин приводила к накоплению азота во вторичной структуре поверхности титановых гранул. Методами рентгенофазового, энергодисперсионного анализов и Рамановской спекрометрии установлено преобладание фазы нитрида титана на поверхности покрытий. По данным элементного картирования структура покрытия представляла собой композицию из равномерно распределенного нитрида титана в титановой матрице. На поверхности покрытия обнаружены кристаллы TiN правильной формы. Потенциодинамические испытания покрытий в 3,5 % NaCl показали снижение тока коррозии и увеличение сопротивления поляризации с ростом времени электроискрового легирования. Средняя микротвердость покрытий 11,8 – 16,4 ГПа, коэффициент трения 0,47 – 0,58. Наибольшую износостойкость и наименьший коэффициент трения имеет покрытие после 15 мин электроискрового легирования. Показано, что электроискровое азотирование титанового сплава позволяет повысить износостойкость его поверхности до 14 раз.