Износостойкие покрытия из эвтектики на основе системы Fe - Mn - С - В
Голубец В.М., Пашечко М.И.
Наукова думка, Array г.
- 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].