РОЛЬ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОТПУСКА В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ СОСТОЯНИЙ ПЛАЗМЕННО НАПЛАВЛЕННОЙ МОЛИБДЕНОВОЙ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ
- Авторы: Громов В.Е.1, Иванов Ю.Ф.2, Иванов Ю.Ф.2, Баклушина И.В.1, Баклушина И.В.1, Чапайкин А.С.1, Чапайкин А.С.1, Крюков Р.Е.3, Крюков Р.Е.3
-
Учреждения:
- Сибирский государственный индустриальный университет
- Институт сильноточной электроники СО РАН
- Сибирского государственного индустриального университета
- Выпуск: № 3 (2025)
- Раздел: Статьи
- URL: https://ogarev-online.ru/2304-4497/article/view/381057
- ID: 381057
Цитировать
Аннотация
Технологией плазменной наплавки в среде азота на стали марки 30ХГСА порошковой проволокой системы MoCrCoC диаметром 4 мм сформирован наплавленный слой толщиной примерно 9 ‒ 10 мм. В качестве плазмообразующего газа использовали аргон высшего сорта. Методами современного физического материаловедения изучены структурно-фазовые состояния и дефектная субструктура поверхности плазменно наплавленного слоя в среде азота быстрорежущей молибденовой сталью на подложку, подвергнутого двукратному отпуску при температуре 560 ‒ 580 °С в течение 1 ч. Показано, что наплавленный слой имеет поликристаллическую структуру и содержит прослойки эвтектики. Выявлено формирование в наплавленном слое многофазной структуры, представленной α-фазой (твердый раствор на основе ОЦК кристаллической решетки Fe), γ-фазой (твердый раствор на основе ГЦК кристаллической решетки Fe), карбидов сложного состава Me23C6 и Me6C, железа Fe3C и хрома Cr3C2. Установлено, что отпуск наплавленного слоя не приводит к изменению морфологии структуры, сформированной зернами эвтектики и твердого раствора на основе α-железа (ОЦК кристаллическая решетка). Основными фазами являются α-Fe (85 мас. %) и карбиды сложного состава Me23C6 (9 мас. %) и Me6C (6 мас. %), формирующие зерна эвтектики. Установлено, что отпуск наплавленного слоя сопровождается допревращением остаточного аустенита с образованием по границам кристаллов мартенсита наноразмерных частиц карбидов железа и хрома. Вдоль межфазных границ раздела и в объеме пластин карбидной фазы зерен эвтектики выявлены микротрещины, которые могут инициировать разрушение материала наплавленного слоя при эксплуатации.
Об авторах
Виктор Евгеньевич Громов
Сибирский государственный индустриальный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: gromov@physics.sibsiu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5147-5343
SPIN-код: 2834-4090
Россия
Юрий Федорович Иванов
Институт сильноточной электроники СО РАН
Email: yufi55@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0271-5504
SPIN-код: 7576-4810
Юрий Федорович Иванов
Институт сильноточной электроники СО РАН
Email: yufi55@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0271-5504
SPIN-код: 7576-4810
Ирина Викторовна Баклушина
Сибирский государственный индустриальный университет
Email: baklushina_iv@sibsiu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4487-3260
SPIN-код: 9087-6310
Ирина Викторовна Баклушина
Сибирский государственный индустриальный университет
Email: baklushina_iv@sibsiu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4487-3260
SPIN-код: 9087-6310
Александр Сергеевич Чапайкин
Сибирский государственный индустриальный университет
Email: thapajkin.s@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0009-8160-7827
SPIN-код: 4488-3030
Александр Сергеевич Чапайкин
Сибирский государственный индустриальный университет
Email: thapajkin.s@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0009-8160-7827
SPIN-код: 4488-3030
Роман Евгеньевич Крюков
Сибирского государственного индустриального университета
Email: rek_nzrmk@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3394-7941
SPIN-код: 7328-3134
Роман Евгеньевич Крюков
Сибирского государственного индустриального университета
Email: rek_nzrmk@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3394-7941
SPIN-код: 7328-3134
Список литературы
- Емелюшин А.Н., Петроченко Е.В., Нефе- дьев С.П. Исследование структуры и ударно- абразивной износостойкости покрытий системы Fe ‒ C ‒ Cr ‒ Mn ‒ Si, дополнительно легированных азотом. Сварочное производство. 2011;10:18‒22.
- Нефедьев С.П., Емелюшин А.Н. Плазменное упрочнение поверхности. Старый Оскол: ТНТ, 2021;156.
- Hacisalihoglu I., Yildiz F., Alsaran A. Wear performance of different nitride-based coatings on plasma nitrided AISI M2 tool steel in dry and lubricated conditions. Wear. 2017;384-385:159–168.
- Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Potekaev A.I., Guseva T.P., Chapaikin A.S., Vashchuk E.S., Romanov D.A. Structure and properties of R18U surfacing of high-speed steel after its high tempering. Russian Physics Journal. 2023;66(7);731‒739. https://doi.org/10.1007/s11182-023-02999-w
- Emelyushin A.N., Petrochenko E.V., Nefed′ev S.P. Inverstigation of the structure and impact-abrasive resistance of coatings of the Fe‒C‒Cr‒Mn‒Si system, additionally alloyed with nitrogen. Welding International. 2013;27(2):150‒153.
- Kravchenko I.N., Kartsev S.V., Kolomeichen-ko A.V. et al. Metallurgical Features of Plasma Surfacing with Powder Hard Alloy with Addition of Aluminum Powder. Metallurgist. 2021;64(9-10):1077‒1085. https://doi.org/10.1007/s11015-021-01089-x
- Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Yuryev A.B., Minenko S.S., Semin A.P., Chapaikin A.S. Structure, Phase Composition, and Surface Properties of R2M9 High-Speed Steel. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2024;18(6):1395–1400.
- Кремнев Л.С., Онегина А.К., Виноградова Л.А. Особенности превращений, структуры и свойств молибденовых быстрорежущих сталей. Металловедение и термическая обработка металлов. 2009;12(654):13‒19. EDN: KZSBKP
- Кремнев Л.С. Теория легирования и создание на ее основе теплостойких инструментальных сталей и сплавов. МиТОМ. 2008;11:18‒28. EDN: KVXKKF
- Rakhadilov B.K., Wieleba W., Kylyshkanov M.K. et al. Structure and phase composition of high ‒ speed steels. Bulletin of the Karaganda University. Physics Series. 2020;2(98):83‒92. https://doi.org/10.31489/2020Ph2/83-92
- Иванов Ю.Ф. Структурные и фазовые пре-вращения в ряде сталей при статическом и динамическом режимах термической обра-ботки. Автореферат дис. докт. ф.-м. наук. Москва, 2002:41.
- Модификация поверхности металлических материалов низкоэнергетическими сильно-точными электронными пучками / В.П. Рот-штейн, Д.И. Проскуровский, Г.Е. Озур, Ю.Ф. Иванов. Новосибирск: СО РАН Наука, 2019:348.
- Эволюция структуры поверхностного слоя стали, подвергнутой электронно-ионно-плазменной обработке / Под. ред. Н.Н. Кова-ля, Ю.Ф. Иванова. Томск: НТЛ, 2016:298.
- Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучка-ми / Под ред. Дж. Поута, Г. Фоти, Д. Дже-кобсона. Москва: Машиностроение, 1987:424.
- Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Миненко С.С., Гусева Т.П., Чапайкин А.С., Семин А.П. Структура и свойства поверхностного слоя, полученного плазменной наплавкой из высокоэнтропийной молибденовой быстрорежущей стали, после комплексной обработки. Материаловедение. 2025;6:15‒23.
- Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Yuryev A.B., Minenkо S.S., Konovalov S.V. Modification of transition zone structure of high-speed steel sur-facing ‒ substrate by electron-beam treatment. Вестник Сибирского государственного инду-стриального университета. 2025;1(51):43‒50.
- Пайкин А.Г., Шулов В.А., Энгелько В.И. и др. Кратерообразование на поверхности деталей из жаропрочной стали 15Х16К5Н2МВФАВ-Ш при облучении сильноточными импульсными электронными пучками. Упрочняющие технологии и покрытия. 2006;10:9−14. EDN: HVMOZZ.
- Шулов В.А., Пайкин А.Г., Белов А.Б. и др. Модификация поверхности деталей из жаро-прочных сталей сильноточными импульсны-ми электронными пучками. Физика и химия обработки материалов. 2005;2:61−70. EDN: HSGMVF
- Fedorov S., Sharipov Ja., Abrorov A. Increasing the surface stability of the cutting tool through complex machining. Journal of Physics: Confer-ence Series: II International Scientific Confer-ence on Metrological Support of Innovative Technologies (ICMSIT II-2021), St. Petersburg, 2021;1889:22079. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1889/2/022079
- Egerton F.R. Physical Principles of Electron Mi-croscopy. Basel: Springer International Publish-ing, 2016:196.
- Kumar C.S.S.R. Transmission Electron Micros-copy. Characterization of Nanomaterials. New York: Springer, 2014:717.
- Carter C.B., Williams D.B. Transmission Elec-tron Microscopy. Berlin: Springer International Publishing, 2016:518.
Дополнительные файлы
