461 / 530
Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3
Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
461
УДК 621.793.71
СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ
N
i
-Cr-Si-B, ДОПОЛНИТЕЛЬНО ЛЕГИРОВАННЫХ Nb
Е.Е.
КОРНИЕНКО
, канд. техн. наук, доцент
К.А.
ГНИДАН
, магистрант
(
НГТУ, г. Новосибирск
)
Корниенко Е.Е.
– 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20,
Новосибирский государственный технический университет,
e-mail:
kornienko_ee@mail.ruСмесь порошков (98 мас. % порошка системы Ni-Cr-Si-B и 2 мас. % Nb) наносили на
трубы из низкоуглеродистой стали при помощи воздушно-плазменного напыления.
Полученные покрытия оплавляли в печи (температура нагрева – 1100 °С, время выдержки –
10 мин., охлаждение на воздухе). Методами оптической и растровой электронной
микроскопии, а также микрорентгеноспектрального анализа показано, что в покрытиях до
оплавления по границам частиц самофлюсующегося порошка равномерно распределены
серые прослойки, которые представляют собой борид ниобия (NbB
2
). Оплавленные
покрытия характеризуются наличием дендритов твердого раствора γ-Ni, эвтектикой Ni-Ni
3
B,
карбидами ниобия NbC, боридами хрома CrB или CrB
2
и карбидам хрома Cr
7
C
3
и Cr
23
C
6
.
Установили, что NbC являются центрами кристаллизации, от которых в разном направлении
растут тонкие ветви борида хрома. Установлено, что пластины борида хрома в легированных
ниобием покрытиях дисперснее, чем в покрытиях без ниобия.
Ключевые слова
: плазменное напыление, легирование, самофлюсующийся материал,
Ni-Cr-Si-B.
Введение
Актуальной проблемой современного материаловедения является разработка новых
материалов, обладающих комплексом высоких свойств. Известно, что сплавы системы Ni-
Cr-Si-B характеризуются высокой твердостью и износостойкостью [1-8], а также
коррозионной стойкостью [2-5, 8-11], что обусловливает их применение в таких отраслях
промышленности,
как машиностроение,
авиастроение,
нефтяная и угольная
промышленность [3, 4, 12, 13].
Основными способами нанесения покрытий из самофлюсующихся сплавов являются
технологии напыления (детонационное, газопламенное и плазменное [1, 6, 7, 9-11, 14-17]) и
наплавки (лазерная и электродуговая [3, 13, 18, 19]). Высокие скорости охлаждения,
свойственные этим способам, приводят к формированию значительных остаточных
напряжений в покрытиях, что, в свою очередь, способствует снижению трещиностойкости
[5]. Кроме того, в работе [20] показано, что трещины зарождаются и легко распространяются
по грубым и хрупким включениям боридов и карбидов хрома (CrB, Cr
5
B
3
, Cr
7
C
3
), которые
всегда присутствуют в покрытиях системы Ni-Cr-Si-B. К сожалению, решить проблему
низкой трещиностойкости изменяя только технологические режимы, не удается. Наиболее
эффективным способом, в данном случае, является изменение структуры самофлюсующихся
покрытий за счет легирования, что позволит снизить количество хрупких фаз.
На сегодняшний день выполнено значительное количество работ по легированию
покрытий из самофлюсующихся сплавов, полученных лазерной наплавкой. В работах [15,