Особливості формування мікроструктури, елементного та фазового складів і властивостей сталі 170Х14Г3С3Н1ФР1 в умовах лиття й імпульсно-плазмового напорошення
Ю. Г. Чабак$^{1}$, Т. В. Пастухова$^{1}$, В. Г. Єфременко$^{1}$, К. Шимідзу$^{2}$, О. П. Чейлях$^{1}$, В. І. Зурнаджі$^{1}$
$^{1}$Приазовський державний технічний університет, вул. Університетська, 7, 87500 Маріуполь, Україна
$^{2}$Muroran Institute of Technology, 27 Mizumoto-cho, 050-8585, Muroran, Hokkaido, Japan
Отримано: 22.03.2017. Завантажити: PDF
У статті описано мікроструктуру, мікротвердість і фазовий хемічний склад ледебуритної сталі 170Х14Г3С3Н1ФР1, одержаної імпульсно-плазмовим напорошенням, у порівнянні з традиційним способом виливання у піщану форму. Як джерело плазми при напорошенні використано електротермічний аксіяльний плазмовий пришвидшувач. Параметри оброблення: напруга — 4,0 кВ, амплітуда струму розряду — до 18 кА, робоче середовище — повітря, тиск — атмосферний, катода — лита сталь 170Х14Г3С3Н1ФР1. У роботі використано оптичну й електронну мікроскопії, енергодисперсійну спектроскопію, рентґенівську дифрактометрію, міряння мікротвердости. Встановлено, що після лиття у піщану форму в структурі сталі присутні великі (10–40 мкм у перерізі) первинні карбід (Fe$_{3,8}$Cr$_{2,9}$Mn$_{0,3}$)$_7$C$_3$ і карбобориди (Fe$_{1,4}$Cr$_{0,6}$Mn$_{0,1}$)$_{2}$(С,B) й (Fe$_{3,3}$Cr$_{1,5}$Mn$_{0,2}$)$_5$(С,B$_2$)$_3$, а також евтектики «аустеніт + М$_7$С$_3$» і «аустеніт + М$_7$С$_3$ + М$_х$(С,B)$_y$». Об’ємна частка карбідної та карбоборидної фаз становить 44,4%. Імпульсно-плазмове напорошення сталі приводить до формування покриття, що складається з пересиченого твердого розчину із мікротвердістю у 643–932 $HV$. Постплазмове термічне оброблення (гартування від 900°C забезпечує перебіг твердофазної реакції виділення карбідної (М$_7$С$_3$) та карбоборидних (М$_2$(С,B) і М$_5$(С,B)$_3$) фаз з пересиченого твердого розчину у вигляді дисперсних включень середнім розміром у 0,7 мкм, що в десятки разів менше включень у литій сталі. Плазмове напорошення супроводжується насиченням сталі вуглецем за рахунок розкладення діелектричних стінок розрядної камери (бакеліто-паперовий композит) при високострумовому розряді. Це приводить до зростання об’ємної долі карбідів і карбоборидів на 10,5% відносно литого стану. Мікротвердість плазмово-напорошеної сталі після гартування складає 885–1100 $HV$.
Ключові слова: імпульсно-плазмове напорошення, мікроструктура, карбіди, карбобориди, мікротвердість.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v39/i04/0491.html
PACS: 61.72.Qq, 62.20.Qp, 81.15.Jj, 81.30.Mh, 81.40.Cd, 81.40.Gh, 87.64.Ee