Актуальные проблемы в машиностроении том 4 №4

113 / 146

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 4. № 4. 2017 Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
113
УДК 621.691.92: 669.018.25
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ,
ПОЛУЧЕННЫХ НАПЛАВКОЙ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА НА СТАЛЬ
ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ В ВОЗДУШНОЙ АТМОСФЕРЕ*
А.И. БАРДИН, студент
А.А. ЛОСИНСКАЯ, канд. техн. наук, доцент
(НГТУ, г. Новосибирск)
Бардин А.И. – 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20,
Новосибирский государственный технический университет,
e-mail:
В настоящее время актуальной проблемой материаловедения является повышение
эксплуатационных свойств сталей. В работе определены некоторые механические свойства
материалов, полученных наплавкой углеродного волокна на сталь электронно-лучевым
методом в воздушной атмосфере. Глубина упрочнённых слоёв варьируется от 1,5 до 3 мм.
Ударная вязкость образцов превышает 50 Дж/см2. Износостойкость полученных покрытий
превосходит свойства стали 20 после цементации и закалки с низким отпуском. Так же
приведены результаты исследования микротвётдости полученных слоёв и микроструктуры.
Твёрдость поверхностных слоёв превосходит 5000 МПа.
Ключевые слова: сталь, цементация, электронный луч, износостойкость, ударная
вязкость.
Введение
Большинство деталей машин работает в условиях износа и циклических нагрузок.
Обычно в процессе эксплуатации максимальные напряжения возникают в поверхностных
слоях металла. Для повышения долговечности деталей машин существует большое
количество методов упрочнения. Среди которых можно выделить процесс цементации, как
наиболее экономичный и распространенный метод поверхностного упрочнения стальных
изделий. Но цементация обладает рядом недостатков, среди них высокая длительность
процесса и большая энергоемкость [1]. В современной литературе имеются данные по
формированию упрочненных слоев с использованиемлазерного, ионного, электронного и
плазменного излучения [2-8]. Каждый из видов излучения имеет свои плюсы и недостатки.
Особенно если речь идёт о наплавке. На данный момент в мире физика процессов
высокоэнергетических обработок хорошо изучена[9].Технология вневакуумной
электроннолучевой обработки представляет большой интерес в вопросе создания
высокопрочных покрытий [10].
В проведенных ранее исследованиях было выявлено, что вневакуумная электронно-
лучевая обработка является эффективным методом создания высокоуглеродистых покрытий
на сталях с применением углеродсодержащих порошков [11, 12]. Исследования,
посвященные использованию углеродных волокон для наплавки, проводятся не так давно,
основные полученные результаты опубликованы в работах [13-15]. Однако изучению
механических свойств материалов, сформированных описанным выше способом, уделялось
недостаточное внимание. Данная работа посвящена ускоренной цементации стальных
заготовок по методу электронно-лучевогооплавления углеродных волокон на
промышленном ускорителе электронов ЭЛВ-6 и исследованиюмеханических свойств
полученных материалов.
* Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-33-00141 мол_а