Технічні науки / Металургія

Середа Б.П., Грицай В.П., Іванов В.І., Моісейко Ю.В.

Запорізька державна інженерна академія

ДОСЛІДЖЕННЯ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ ПОКРИТТІВ, ОДЕРЖАНИХ МЕТОДОМ СВС

(Повідомлення ІI)

Дана робота є продовженням циклу досліджень, що викладено у повідомленні I [1] щодо вивчення фізико-механічних властивостей багатокомпонентних покриттів, які одержано методом саморозповсюджуючого високотемпературного синтезу та містять кремній.

Як встановлено, змінювання товщини силіційованих покриттів, легованих алюмінієм і хромом, визначається вмістом кремнію та алюмінію у реакційній суміші, температурою процесу та значенням критерію Біо. Хіміко-термічну обробку зразків проводили в СВС-суміші нижче наведеного складу: 85 % хрому; 7 % кремнію; 5 % алюмінію, 2 % хлориду амонію та 1 % йоду.

Залежність товщини силіційованого шару від температури зразка після стадії прогрівання наведено на рис. 1. Видно, що вона підпорядковується експоненціальному закону. Встановлено, що із збільшенням темпу охолоджування реактора товщина шару зменшується, що можна пояснити скороченням часу насичення. Вміст кремнію у поверхневому шарі складає 6,0…6,2 %, алюмінію - 12,7…13,4 %.

1 - Ві = 0,8; 2 - Ві = 3,0; 3 - Ві = 15,0

Рисунок 1 - Вплив температури зразка із сталі 45 після стадії прогрівання та критерію Біо на товщину шару з хрому, алюмінію та кремнію

Формування покриттів з вольфраму, хрому та кремнію у режимі горіння здійснювали в суміші, що складалася із 85 % хрому; 7 % кремнію; 6 % вольфраму та 2 % хлориду амонію.

Вплив вмісту кремнію, вольфраму та температури зразка після стадії прогрівання на товщину захисного шару подано на рис. 2. Вміст вольфраму у поверхневому шарі становить 5,2…6,4 %, а кремнію - 0,6…0,8 %.

1 - Ві = 0,7; 2 - Ві = 3,0

Рисунок 1 - Вплив температури зразка із сталі 45 після стадії прогрівання та критерію Біо на товщину шару з вольфраму, хрому та кремнію

Мікротвердість поверхні зразків із покриттям з хрому, алюмінію та кремнію складає 6400…7100 МПа; із покриттям з титану, хрому, алюмінію та кремнію становить 9500…9800 МПа; із покриттям із покриттям з вольфраму, хрому та кремнію складає 11600…12800 МПа та зразків із покриттям з бору, хрому, алюмінію та кремнію складає 13200…15400 МПа.

Після проведення процесу горіння й одержання захисних покриттів проводили термічну обробку, яка передбачала гартування шарів та низькотемпературне відпущення. Значення максимальних залишкових, стискуючих напружень шарів, одержаних на зразках з різним вмістом вуглецю, подано у табл. 1.

Таблиця 1 - Максимальні залишкові напруження у зразках

Матеріал підложки	Вид покриття
	Ti+Cr+Al+Si	B+Cr+Al+Si	Cr+Al+Si	W+Cr+Si
Температура, °С	1100	1100	1100	1100
Сталь 20	140	190	110	160
Сталь У8А	170	230	120	200

Корозійну стійкість захисних покриттів визначали шляхом випробувань 4…5 зразків у 3 %-му хлориді натрію, 10 %-их водяних розчинах сірчаної й азотної кислот і 30 %-му водяному розчині соляної кислоти протягом 10 діб.

Найбільш ефективним захистом під час випробувань у середовищах, що розглядають, є силіційовані покриття, леговані титаном, хромом та алюмінієм. Так, порівняно із зразками, що не піддано хіміко-термічній обробці, корозійна стійкість збільшується у 5…7 разів.

Література

1. Середа Б.П., Грицай В.П., Іванов В.І., Моісейко Ю.В. / Дослідження фізико-механічних характеристик багатокомпонентних покриттів, одержаних методом СВС // Актуальные научные достижения: материалы научно-практической Интернет-конференции. – 2010. – Т. 16. С. 10-13.