Experimental determination and calculation of wear resistance coefficient for coatings with added nanodispersed carbide particles during laser deposition

Abstract

Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН), г. Москва Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСиС», г. Москва Статья поступила в редакцию 10.01.19 г., доработана 02.11.19 г., подписана в печать 09.11.19 г.Представлены результаты отечественных и зарубежных исследований по лазерной наплавке покрытий, содержащих упрочняющие карбидные фазы, а также металлографических и трибологических исследований покрытий порошками сплава системы Ni-Cr-B-Si, в том числе с добавлением нанодисперсных частиц карбидов титана и вольфрама. Определены значения коэффициента износостойкости (K и ) покрытий при испытании на абразивное изнашивание по схеме Бринелля-Хаворта. Использование K и позволило определить коэффициент С при склерометрировании покрытий, зависящий от твердости покрытия, режимов обработки и добавки твердых частиц. Установлено, что на величину С влияет ряд факторов: скорость обработки, плотность подводимой мощности излучения лазера, глубина проплавления основы, наличие и содержание карбидной фазы. Чем выше глубина проплавления, тем ниже износостойкость покрытия, что связано с перемешиванием материала основы и наплавляемого покрытия. Введение наночастиц карбида вольфрама в количестве от 3 до 7 % позволило повысить износостойкость покрытия в 1,5-2,0 раза по сравнению с наплавленным порошковым покрытием из сплава ПР-НХ15СР2 и в 4,6-7,1 раза по отношению к материалу основы -стали 40Х. Микротвердость исходного порошкового покрытия составила 6400-6600 МПа, а с введением в него карбидов она возрастает. Так, при содержании WC 7 % в покрытии микротвердость достигает 7620-9160 МПа. Положительные результаты наплавки получены при плотности энергии излучения до 50 Вт•с/мм 2 , однако при дальнейшем ее увеличении происходят выгорание легирующих элементов и диссоциация карбидов.