Поверхневі властивості високоміцних чавунних деталів зі зносостійкими композитними покриттями, синтезованими методом електроіскрового леґування. Ч. 2. Дослідження структури та мікротвердости оброблених поверхонь чавунів

В. Б. Тарельник$^{1}$, О. П. Гапонова$^{2,3}$, Н. В. Тарельник$^{1}$, М. Ю. Думанчук$^{1}$, М. М. Майфат$^{1}$, М. О. Мікуліна$^{1}$, В. М. Козін$^{1}$

$^{1}$Сумський національний аґрарний університет, вул. Герасима Кондратьєва, 160, 40021 Суми, Україна
$^{2}$Сумський державний університет, вул. Харківська, 116, 40007 Суми, Україна
$^{3}$Інститут фундаментальних технологічних досліджень Польської академії наук, 5Б Адольфа Павінського, 02-016 Варшава, Польща

Отримано: 25.01.2024; остаточний варіант - 27.06.2024. Завантажити: PDF

В статті описано методику та представлено результати металографічних досліджень і визначення розподілу елементів покриття по глибині шару зразків з високоміцного чавуну марки ВЧ50, на які методом електроіскрового леґування (ЕІЛ) наносили покриття компактними електродами-інструментами (ЕІ) складів (90%ВК6+10%1М) і 1М, виготовленими шляхом спікання методом порошкової металурґії (ПМ), а також з використанням спеціяльних технологічних насичуючих середовищ (СТНС). В результаті металографічних досліджень встановлено, що структура поверхневого шару складається з трьох ділянок: «білого» та перехідного шарів товщиною у 15–75 і 10–20 мкм відповідно й основного металу. Дюрометричними дослідженнями встановлено, що мікротвердість «білого» шару і перехідної зони знаходяться в межах 6200–13360 і 4290–4900 МПа відповідно. Мікротвердість від максимальної на поверхні покриття поступово зменшується у міру поглиблення. Найбільшу мікротвердість, відповідно, 13260 і 12800 МПа, одержано з використанням компактних електрод-інструментів з твердого стопу ВК6 і ніхромового дроту Х20Н80 та з використанням СТНС 0,5%Si+0,5%B+2%Cr+7%Ni+90% вазелін і 5%Si+5%B+90% вазелін відповідно. Водночас товщина їхнього шару підвищеної твердости сягає 50 і 90 мкм відповідно. Дослідження топографії поверхні показали, що поверхневий шар всіх зразків складається з трьох характерних ділянок: гладкої поверхні, шерсткої поверхні, пори. На зразку після ЕІЛ електродами, виготовленими методом ПМ з матеріялу 90%ВК6+10%1М, іноді проглядаються мікротріщини та пори розмірами до 1 мкм і 1–3 мкм відповідно. Спектральна аналіза показала, що поверхневий шар усіх зразків у всіх характерних точках складається з елементів основи та леґувального матеріялу.

Ключові слова: електроіскрове леґування, електрода-інструмент, металографічна аналіза, рентґеноспектральна аналіза, поверхневий шар, покриття, структура, мікротвердість, тріщини, пори, суцільність.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i07/0717.html

PACS: 62.20.Qp, 68.35.Ct, 68.35.Gy, 68.55.J-, 68.55.Ln, 81.15.Rs, 81.40.Pq


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, N. V. Tarelnyk, M. Y. Dumanchuk, M. M. Maifat, and V. A. Gerasimenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 47, No. 4: 427 (2025) (in Ukrainian).
  2. Yu. S. Samotugina, B. A. Lyashenko, and O. О. Bezumova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 8: 1105 (2021) (in Ukrainian).
  3. O. P. Shylina, Visnyk Mashynobuduvannia ta Transportu, 2:115 (2017) (in Ukrainian).
  4. T. A. Hurei, Vestnyk KhNADU, 74: 48 (2016) (in Russian).
  5. T. S. Skoblo, O. I. Sidashenko, and O. V. Saichuk, Korpusni Detali z Chavuniv ta Yikh Yakisni Pokaznyky: Monohrafiya [Cast Iron Body Parts and Their Quality Indicators: Monograph] (Kharkiv: Disa Plius: 2019).
  6. T. S. Skoblo, O. Yu. Marchenko, and I. M. Rybalko, Metodyka Otsinky Stupenyu Degradatsiyi Metaliv Vyrobiv u Protsesi Ekspluatatsiyi [Method for Assessing the Degree of Metal Degradation of Products During Operation], Patent 95287 UA (publ. 25.06.15., Bull. No. 12) (in Ukrainian).
  7. T. S. Skoblo, S. H. Kartashov, and N. S. Hrankina, Visnyk Kharkivs’kogo Natsional’nogo Tekhnichnogo Universytetu Sils’kogo Hospodarstva im. P. Vasylenka, 122: 143 (2012) (in Ukrainian).
  8. O. I. Sidashenko, T. S. Skoblo, O. V. Tikhonov, A. K. Avtukhov, O. V. Saychuk, V. A. Bantkovsky, O. D. Martynenko, I. G. Sherzhukov, and O. O. Goncharenko, Tekhnolohichni Systemy Remontnoho Vyrobnytstva. Ch. 3. Proektuvannya Resursozberihayuchykh Tekhnolohichnykh Protsesiv Remontu Mashyn [Technological Systems of Repair Production. Pt. 3. Design of Resource-Saving Technological Processes for Machine Repair] (Kharkiv: KhNTUSG: 2012).
  9. T. S. Skoblo, A. K. Avtukhov, O. I. Sidashenko, O. Iu. Klochko, Yu. L. Belkin, and R. H. Sokolov, Sposib Vyrobnytstva Prokatnykh Valkiv [Method of Manufacturing Rolling Rolls], Patent 105761UA (opubl. 11.04.2016) (in Ukrainian).
  10. T. S. Skoblo and V. M. Vlasovets, Materials Science, 47, No. 5:644 (2012).
  11. I. P. Shatskyi, V. V. Perepichka, and L. Ya. Ropyak, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 1: 69 (2020) (in Ukrainian).
  12. M. S. Storozhenko, A. P. Umanskii, A. E. Terentiev, and I. M. Zakiev, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 56, Nos. 1–2: 60 (2017).
  13. O. Umanskyi, M. Storozhenko, G. Baglyuk, O. Melnyk, V. Brazhevsky, O. Chernyshov, O. Terentiev, Yu. Gubin, O. Kostenko, and I. Martsenyuk, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 59, Nos. 7–8: 434 (2020).
  14. M. Bembenek, P. Prysyazhnyuk, T. Shihab, R. Machnik, O. Ivanov, and L. Ropyak, Materials, 15, No. 14: 5074 (2022).
  15. B. O. Trembach, M. G. Sukov, V. A. Vynar, I. O. Trembach, V. V. Subbotina, O. Yu. Rebrov, O. M. Rebrova, and V. I. Zakiev, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 4: 493 (2022).
  16. L. Ropyak, I. Schuliar, and O. Bohachenko, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1, Iss. 5: 53 (2016) (in Ukrainian).
  17. I. Ivasenko, V. Posuvailo, H. Veselivska, and V. Vynar, International Scientific and Technical Conference on Computer Sciences and Information Technologies (2020), vol. 2, p. 9321900.
  18. M. Bembenek, M. Makoviichuk, I. Shatskyi, L. Ropyak, I. Pritula, L. Gryn, and V. Belyakovskyi, Sensors, 22, Iss. 21: 8105 (2022).
  19. М. М. Student, V. M. Dovhunyk, V. M. Posuvailo, I. V. Koval’chuk, and V. M. Hvozdets’kyi, Materials Science, 53, Iss. 3: 359 (2017).
  20. O. Bazaluk, O. Dubei, L. Ropyak, M. Shovkoplias, T. Pryhorovska, and V. Lozynskyi, Energies, 15, Iss. 1: 83 (2022).
  21. T. S. Skoblo, A. A.Goncharenko, N. V. Firsova, and A. N. Legkobyt, Materialy Nauchno-Prakticheskoy Konferentsii Studentov i Magistrantov BGATU [Proc. of the Scientific and Practical Conference of Students and Masters of BGATU] (2019) [in Russian].
  22. A. V. Karakurkchi, Functional Materials, 22, Iss. 2: 181 (2015).
  23. V. A. Tatarenko and T. M. Radchenko, Uspehi Fiziki Metallov, 3, Iss. 2: 111 (2002) (in Ukrainian).
  24. A. D. Pogrebnjak, A. A. Bagdasaryan, P. Horodek, V. Tarelnyk, V. V. Buranich, H. Amekura, N. Okubo, N. Ishikawa, and V.M. Beresnev, Materials Letters, 303: 130548 (2021).
  25. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ye. V. Konoplyanchenko, N. S. Yevtushenko, and V. O. Herasymenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 6: 795 (2018) (in Russian).
  26. O. Gaponova, Cz. Kundera, G. Kirik, V. Tarelnyk, V. Martsynkovskyy, Ie. Konoplianchenko, M. Dovzhyk, A. Belous, and O. Vasilenko, Estimating Qualitative Parameters of Aluminized Coating Obtained by Electric Spark Alloying Method (Eds. A. D. Pogrebnjak and V. Novosad). Advances in Thin Films, Nanostructured Materials, and Coatings. Lecture Notes in Mechanical Engineering (Singapore: Springer: 2019).
  27. O. P. Gaponova, B. Antoszewski, V. B. Tarelnyk, P. Kurp, O. M. Myslyvchenko, and N. V. Tarelnyk, Materials, 14: 6332 (2021).
  28. N. V. Tarelnyk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 8: 1037 (2022) (in Ukrainian).
  29. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ye. V. Konoplyanchenko, N. S. Yevtushenko, and V. O. Herasymenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 6: 795 (2018) (in Ukrainian).
  30. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, G. V. Kirik, N. V. Tarelnyk, and M. O. Mikulina, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 5: 655 (2020) (in Ukrainian).
  31. O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, V. S. Martsynkovskyy, G. V. Kirik, and A. B. Batalova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 8: 1121 (2021) (in Ukrainian).
  32. O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, V. S. Martsynkovskyy, Y. I. Semirnenko, and O. V. Ryasnaya, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 9: 1155 (2021) (in Ukrainian).
  33. V. B. Tarelnyk, I. V. Konoplianchenko, O. P. Gaponova, O. A. Sarzhanov, and B. Antoszewski, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 58, Nos. 11–12: 703 (2020).
  34. V. Martsinkovsky, V. Yurko, V. Tarelnik, and Yu. Filonenko, Procedia Engineering, 39: 148 (2012).
  35. V. Martsinkovsky, V. Yurko, V. Tarelnik, and Yu. Filonenko, Procedia Engineering, 39: 157 (2012).
  36. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ye. V. Konoplianchenko, N. V.Tarelnyk, and O. O. Vasylenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 2: 173 (2019) (in Ukrainian).
  37. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ye. V. Konoplianchenko, V. S. Martsynkovskyy, N. V. Tarelnyk, and O. O. Vasylenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 3: 313 (2019) (in Ukrainian).
  38. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ie. V. Konoplianchenko, N. V. Tarelnyk, M. Y. Dumanchuk, M. O. Mikulina, V. O. Pirogov, S. O. Gorovoy, and N. K. Medvedchuk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 11: 1475 (2022) (in Ukrainian).
  39. V. Tarelnyk, I. Konoplianchenko, N. Tarelnyk, and A. Kozachenko, Materials Science Forum, 968: 131 (2019).
  40. B. Antoszewski, O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, O. M. Myslyvchenko, P. Kurp, T. I. Zhylenko, and I. Konoplianchenko, Materials, 14: 739 (2021).
  41. V. Martsynkovskyy, V. Tarelnyk, V. Martsynkovskyy, P. Furmańczyk, and N. Tarelnyk, AIP Conference Proceedings, 2017, No. 1: 020017 (2018).
  42. V. Tarelnvk, A. Kozachenko, V. Martsynkovskyy, C. Kundera, and O. Gaponova, Proc. of the 2018 IEEE 8th International Conference on Nanomaterials: Applications and Properties–NAP 2018, p. 8915077.
  43. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, V. B. Loboda, M. A. Mikulina, and B. A. Sarzhanov, Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 57, No. 2: 173 (2021).
  44. V. Tarelnyk, I. Konoplianchenko, O. Gaponova, B. Sarzhanov, and A. Polyvanyi, Proc. of the 2022 IEEE 12th International Conference “Nanomaterials: Applications and Properties”–NAP 2022.
  45. V.Tarelnyk, O. Gaponova, V. Martsynkovskyy, T. Voloshko, and O. Semernya, Proc. of the 2020 IEEE 10th International Conference “Nanomaterials: Applications and Properties”–NAP 2020, p. 9309618.
  46. O. M. Myslyvchenko, O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, and M. O. Krapivka, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 59, Nos. 3–4: 201 (2020).
  47. O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, B. Antoszewski, O. M. Myslyvchenko, and J. Hoffman, Materials, 15, No. 17: 6085 (2022).
  48. O. V. Ivankova, O. V. Garashchuk, V. I. Kutsenko, V. V. Shcherbyna, D. V. Chizhevsky, Ya. V. Babych, and M. O. Tikhonov, Visnyk PDAA, 4: 283 (2020) (in Ukrainian).
  49. M. M. Student, V. M. Hvozdetskyi, T. R. Stupnytskyi, and Y. V. Dzioba, Science and Innovation, 13, No. 6: 34 (2017).
  50. V. M. Gvozdecki, Visnyk Natsional’noi Akademii Nauk Ukrainy, 3: 79 (2018) (in Ukrainian).
  51. B. A. Lyashenko, Ye. K. Solovykh, and V. I. Mirnenko, Optimizatsiya Tekhnologii Naneseniya Pokrytiy po Kriteriyam Prochnosti i Iznosostoykosti [Optimization of Coating Application Technology According to Durability and Wear Resistance Criteria] (Kyiv: IPP NAN: 2010) (in Russian).
  52. T. S. Skoblo, N. N. Rybalko, A. V. Tykhonov, and A. D. Martynenko, Tekhnichnyy Servis Ahropromyslovoho, Lisovoho ta Transportnoho Kompleksiv, 15: 60 (2019) (in Ukrainian).
  53. B. Carcel, J. Sampedro, A. Ruescas, and X. Toneu, Physics Procedia, 12: 353 (2011).
  54. A. Guzanova, M. Džupon, D. Draganovská, J. Brezinová, J. Viňáš, D. Cmorej, E. Janoško, and P.Maruschak, Acta Metallurgica Slovaca, 26, No. 2: 37 (2020).
  55. V. B. Tarel’nik, A. V. Paustovskii, Y. G. Tkachenko, V. S. Martsinkovskii, E. V. Konoplyanchenko, and K. Antoshevskii, Surf. Engin. Appl. Electrochem., 53: 285 (2017).
  56. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, V. I. Melnyk, N. V. Tarelnyk, V. M. Zubko, V. M. Vlasovets, Ie. V. Konoplianchenko, S. G. Bondarev, O. V. Radionov, M. M. Mayfat, V. O. Okhrimenko, and A. V. Tkachenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 45: 683 (2023) (in Ukrainian).