12. ИЗНОСОСТОЙКИЙ НАПЛАВЛЕННЫЙ г

и

12.1. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВА|'|

ИЗНОСОСТОЙКИХ НАПЛАВЛЕННЫХ СЛОЕВЯ

Наплавка рабочих поверхностей изделий твердосплавными покрытиями разного состава и строения производится, как правило, в целях повышения сопротивляемости абразивному изнашиванию. Наносят такие покрытия чаще всего методами ручной и механизированной дуговой, плазменно-дуговой и, реже, газоплазменной наплавкой. Твердосплавные покрытия обычно представляют собой высокоуглеродистые сплавы на основе железа, по составу и строению они близки к инструментальным сталям и чугунам. Реже применяют материалы с невысоким содержанием углерода (0,4—0,7 %).

В последние годы в целях повышения износостойкости стали применять материалы на никелевой основе для поверхностного армирования методами плазменного и газоплазменного напыления и плазменно-дуговой наплавки. Ниже рассмотрены наиболее широко применяемые сплавы на основе железа. Условия воздействия на металл абразивной среды и разрушение его металлической поверхности предопределяют необходимый состав, микростроение, фазовое состояние и свойства наплавленного металла.

В зависимости от размеров и свойств абразивных частиц, а также характера воздействия абразива на поверхность металла (трение по монолитному абразиву, трение по сыпучему абразиву, ударно-абразивное изнашивание и др.) разрушение металла может быть связано с внедрением в него абразива и последующим процессом микрорезания или процессом деформирования, наклепа и разрушения наклепанного металла. При ударно-абразивном изнашивании также может иметь место хрупкое разрушение металла поверхности. Многократное воздействие на металлическую поверхность абразива способно вызвать усталостное разрушение. Однако во всех отмеченных случаях первоначальным актом, приводящим к разрушению, является внедрение абразива в поверхность металла.

Для противодействия такому воздействию абразивной среды металл должен иметь твердую составляющую. Такой составляющей в металле могут быть карбиды, бориды, карбобориды, карбо-нитриды, интерметаллические соединения, а в ряде случаев эти функции в определенной степени может выполнять мартенсит. Естественно, что твердые частицы карбидов и других соединений для наиболее эффективного использования должны прочно удер-314

Рис. 12.1. Влияние содержания углерода и степени легирования на износостойкость И при абразивном изнашивании с давлением 1,27 МПа (а) и относительную износостойкость при ударно-абразивном изнашивании при энергии удара 20 Дж (б) сталей:

/ в« нелегироваииой после закалки и отпуска при 200 °С; 2 — легированной после закалки и отпуска при 600 °с; 3 — легированной 1,6 % V после закалки и отпуска при 200 сс; 4 и 5 — легированной 12 % V после закалки и отпуска соответственно при 200 и 600 °С

0,7

4,5

10,5

0,6 0,4

13,5

0,3 0,5 0,7

4,5 7,5 10,5 13,5 16,5Fe,C,% В)

живаться матрицей — основой сплава. Однако матрица сплава должна не только хорошо удерживать твердые частицы, но и вносить свой вклад в обеспечение противодействия абразиву и повышение износостойкости. Матрицей, которая вносит свой вклад в повышение износостойкости, являегся мартенсит. Свойства мартенситной матрицы зависят от содержания в ней углерода. Низкоуглеродистый мартенсит будет иметь пониженную износостойкость, но благодаря высокой по сравнению с высокоуглеродистым мартенситом вязкости будет лучше удерживать включения твердых износостойких частиц и обеспечивать повышение сопротивления ударным нагрузкам, характерным при ударно-абра-аивном изнашивании. При повышении содержания углерода в мартенсите износостойкость при трении по абразиву будет непрерывно повышаться (рис. 12.1, а). При ударно-абразивном изнашивании повышение износостойкости будет происходить только до определенного содержания углерода в мартенсите, после чего будет снижаться (рис. 12.1, б). В нелегированных сталях с содержанием углерода примерно до 1,2 % после закалки и низкого отпуска свободных карбидов в структуре практически нет, и изменение содержания углерода в стали изменяет содержание углерода в мартенсите, что позволяет судить об износостойкости мартенситной матрицы.