Page 14 - CТ Сентябрь

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ
ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ
На рис. 2 показана микроструктура слоёв 1 и 2, в табл. 3 представлен результат Исследовались триботехнические
энерго-дисперсионного анализа слоёв. Слой 1 представляет собой смесь частиц карбида показатели наружных цилиндрических
вольфрама WC в стальной основе. Следовательно, в процессе имплантирования проис- поверхностей образцов, изготовленных
ходит пластическое перемешивание карбида вольфрама в объёме стали в твёрдофазном из сталей Р18 и 45 с применением сле-
состоянии. дующих технологий:
В табл. 3 и табл. 4 также присутствуют элементы Cr и Сu. Их появление связано с ● объёмная закалка, низкотемпе-
особенностями технологии имплантирования и упрочнения [1, 2, 3]. На стадии импланти- ратурный отпуск (сталь Р18);
рования используется ролик, изготовленный из стали 95Х18, и хром из ролика частично ● объёмная закалка, низкотемпе-
диффундирует в карбид вольфрама (точка 2, рис. 2). На стадии упрочнения используется ратурный отпуск (сталь Р18) + покры-
ролик, изготовленный из псевдосплава карбида вольфрама с медью, и медь, находящаяся тие с твёрдорастворным упрочнением
в псевдосплаве в несвязанном состоянии, с ролика переходит в твёрдый раствор аустени- из соединений с разным типом межа-
та. томных связей системы Ti-Al-N толщи-
При охлаждении раствор аустени- ной 3 мкм, нанесённое с применением
та пересыщается вольфрамом, а избы- технологии PVD (в вакууме с помощью
ток вольфрама выделяется в виде сетки электродугового источника плазмы и
карбида вольфрама (рис. 2) по границам Рис. 2. Микроструктура слоя 1 (частицы карбида вольфрама) и сепарации плазменного потока);
аустенитных зёрен, слаболегированных слоя 2 (сетка карбида вольфрама по границам аустенитных зёрен).
вольфрамом. В данном случае получен- ● объёмная закалка, низко-
ная структура идентична структуре литой температурный отпуск (сталь Р18) +
быстрорежущей стали, соответствующей покрытие с многофазной структурой
сложной карбидной эвтектике, напоми- системы Mo-Cr-N толщиной 3 мкм,
нающей ледебурит и располагающейся нанесённое с применением техноло-
по границам зёрен. Микротвёрдость по гии PVD (в вакууме с помощью элек-
Виккерсу замерялась на микротвёрдо- тродугового источника плазмы и се-
мере мод. ПМТ-3М с нагрузкой 200 гр. парации плазменного потока);
Измерение диагоналей отпечатков про- ● комбинированная электро-
водилось на микроскопе металлографи- механическая обработка (ИКЭМО)
ческом инвертированном мод. Метам ЛВ- – формирование имплантирован-
34 с применением автоматизированной ного карбидами вольфрама по-
системы анализа «Микро-Анализ View». верхностного слоя на поверхности
Рис. 1. Структура поверхности стального образца, упрочнённо- нетермообработанной стали 45 и
го карбидом вольфрама. последующее электромеханическое Рис. 3. Результаты испытаний образца стали Р18 после объёмной
упрочнение обрабатываемой по- закалки и низкотемпературного отпуска.
Таблица 3. верхности.
Энергодисперсионный анализ (рис. 2), масс. %. Образцы с покрытиями на основе Ti-Al-N и Mo-Cr-N были изготовлены в ООО «НПФ
«Плазмацентр» (г. Санкт- Петербург). Сравнительные испытания износостойкости образ-
точки c Al Fe Cr Cu W total цов проводились на автоматизированной установке, созданной на базе машины трения

1 16,8 - 4,0 - - 79,2 100,0 МИ-1М, предназначенной для проведения триботехнических испытаний цилиндрических
2 7,6 - 6,4 14,7 - 71,3 100,0 образцов из металлических материалов и сплавов, позволяющих определять триботех-
нические показатели поверхностей в условиях трения скольжения при граничной смазке
3 3,3 - 84,2 - 2,9 9,6 100,0 нормализованным методом [5].

4 3,6 - 83,6 - 2,7 10,1 100,0 Таблица 4.
5 15,1 0,6 71,5 - 4,0 8,8 100,0 Микротвёрдость поверхностного слоя стали 45, упрочнённого карбидом вольфрама.

6 11,8 0,7 76,9 - 2,1 8,5 100,0 Микротвердость слоев HV
7 11,3 0,6 88,1 - - - 100,0 Слой 1 Слой 2 Слой 3 матрица

741…846 546…633 431…525 304…332

Таблица 5.
В табл. 4 приведены значения микротвёрдости по Виккерсу для многослойной упроч- Твёрдость стали Р18 в термообработанном состоянии при повышенных температурах
нённой градиентной структуры износостойкой поверхности (рис. 1). В табл. 5 приведены Температура испытания HV HRC
данные по твёрдости стали Р18. Сравнение данных по твёрдости показывает, что факти- ºC
чески поверхностный слой углеродистой стали 45 представляет собой градиентную струк- 200 815 64
туру инструментальной стали Р18. Для определения износостойкости типовой недорогой 400 755 62
конструкционной стали 45 с градиентной структурой упрочнённой поверхности были про- 500 712 60
ведены комплексные сравнительные испытания износостойкости достаточно дорогих и 550 661 58
технологически сложных в получении современных износостойких покрытий. 600 615 56
650 504 51

14 Станочный парк Станочный парк 15