Износостойкие покрытия из эвтектики на основе системы Fe - Mn - С - В

Голубец В.М., Пашечко М.И. Износостойкие покрытия из эвтектики на основе системы

Голубец В.М., Пашечко М.И.

Наукова думка, Array г.

  1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ НАНЕСЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ

 

Для упрочнения рабочих поверхностей конструкционных металлических материалов в практике широко применяются такие методы нанесения износостойких покрытий, как термомеханические, электрофизические, электролитические, химические и электрохимические, наплавка, лазерная обработка, различные виды поверхностного легирования, химико-термическая обработка (ХТО) и др.

Широко распространенным методом нанесения покрытий является процесс металлизации [157]. Обычно его используют для восстановления изношенных деталей. Показано, например [83], что износ восстановленных электрометаллизацией шеек коленчатых валов двигателей тракторов, крестовин дифференциала, осей поддерживающих роликов трактора, валов соломотрясов и трусильных молотилок не больше износа новых, а у некоторых на 25—30 % меньше.

В последние десятилетия наблюдается интенсивное развитие техники и технологии плазменного напыления покрытий, которое является логическим развитием процесса металлизации. В ряде работ отмечается высокая стойкость плазменных покрытий в условиях абразивного, эрозионного и механического воздействий [26, 120]. Рассмотрены случаи применения плазменного напыления в области производства абразивного алмазного инструмента [114]. Высока эффективность применения плазменных покрытий для повышения стойкости сталей в условиях сухого и граничного трений [80]. В последние годы широкое развитие получило детонационное (с использованием энергии взрыва газовых смесей) напыление покрытий [51].

Физико-механические и эксплуатационные свойства их намного превышают соответствующие характеристики для покрытий, получаемых методом плазменного напыления, прежде всего по плотности, прочности, теплостойкости, сцепляемости с основным материалом и износостойкости [227]. Широкое распространение получают детонационные покрытия для повышения износостойкости изделий инструментальной промышленности-[182], машиностроения 1216]. В настоящее время для детонационного напыления создана автоматическая детонационная установка ИДУС-1 с электронно-суммирующим программным управлением [91]. Перспективна для нанесения износостойких покрытий технология газопламенного напыления из порошков. Среди электрофизических методов нанесения износостойких покрытий в настоящее время наиболее перспективным является ионно-плазменное напыление в вакууме. В нашей стране разработан метод КИБ (конденсация вещества из плазменной фазы в условиях ионной бомбардировки) 128, 205, 208]. Важным преимуществом метода КИБ является возможность варьирования физическими и механическими характеристиками наносимых покрытий. В связи с этим можно обеспечить оптимальное сочетание износостойкости, прочности и эластичности покрытия для различных конкретных условий работы деталей машин. Исследованиями авторов установлено, что покрытие из нитрида титана, нанесенное на поверхность образца ионно-плазменным напылением, существенно (в 20 раз) снижает износ среднеуглеродистой стали 45 по сравнению с борированными образцами из такого же материала при прочих равных условиях (удельная нагрузка 5 МПа, скорость скольжения 0,5 м/с, продолжительность испытаний 14,4 · 102 с, трение по стали 45, закаленной и низкоотпущенной при смазке солидолом).

За рубежом разработаны методы ионно-плазменного напыления «Sputtering» и реактивное ионизационное напыление [231,234,242]. Весьма перспективно получение защитных покрытий (износостойких, коррозионно-стойких, жаростойких) с помощью электронно-лучевого испарения 124» 140] металлических и неметаллических материалов.

Одним из эффективных способов поверхностного упрочнения деталей является гальваническое покрытие хромом и особенно борирование. Так, износ хромированных лап культиватора в пять раз меньше износа нехромированных при прочих равных условиях работы 1184]. При абразивном изнашивании стойкость пар топливного насоса с хромированными плунжерами в два-три раза выше стойкости серийных (сталь ХВГ) [197]. Для некоторых деталей, например гальваностереотипов, наиболее благоприятным оказалось никелирование 1471. Сульфидирование деталей, работающих в условиях абразивного  изнашивания, не дает заметного эффекта, а поэтому его применение нецелесообразно 11291. Наиболее высокую работоспособность в условиях абразивного изнашивания вследствие своей высокой твердости, превышающей твердость  кварцевых абразивных частиц, имеют борированные детали, например втулки траков гусениц [133]. Перспективным способом нанесения износостойких покрытий следует считать электролитическое осаждение вольфрамовых сплавов, а также комбинированных осадков хрома с карбидами, боридами и др. [113].

Увеличения микротвердости и структурных изменений в поверхностном слое металлов и сплавов можно достичь с помощью импульсных методов обработки, в частности в результате воздействия луча лазера [137, 144, 147, 163]. Именно за счет этих характеристик объясняется повышенная стойкость деталей после лазерной обработки против абразивного изнашивания [38].