4 Структурні фактори стійкості наплавленого матеріалу при абразивному зношуванні

Для стійкості наплавленого матеріалу проти абразивного зношування мають значення наступні структурні фактори:

1. твердість частинок зміцнюючої фази;

2. опір частинок зміцнюючої фази руйнуванню;

3. кількість і розміри частинок зміцнюючої фази.

Якщо робочим абразивом є кварцовий пісок (HV = 1100) то для опору його частинкам в наплавлюваному матеріалом достатньо мати карбіди хрому (HV = 1200).

Карбіди інших елементів з більшою твердістю будуть краще опиратись зношуванню кварцу, але ці елементи дорогі і дефіцитні, тому найчастіше наплавлювальні матеріали легують хромом.

Якщо абразивом є корунд (HV = 2300) то в наплавлюваному матеріалі необхідно мати WС (HV = 3000), ТіС (HV = 3200) або бориди. При середній твердості абразивів матеріал достатньо легувати хромом.

Бориди внаслідок високої крихкості придатні тільки для умов зношуванню без ударів. Матеріали леговані W, Ті, та іншими елементами можуть використовуватись і в умовах абразивного зношування по менш твердому абразиву. Кількість карбідів у наплавлюваному матеріалі визначається в основному за вмістом С (рисунок 3.1).

Рисунок 4.1 – Залежність кількості Fe₃C в матеріалі від вмісту вуглецю

Тип карбіду і кількість легуючого елемента, необхідного для його утворення визначається величинами критичних співвідношень приведених раніше.

Важливу роль відіграють також розміри твердих включень зміцнюючої фази (карбідів, боридів).

При постійному вмісті С в наплавлюваному матеріалі і даній кількості карбідної фази зміна розмірів карбідів змінює відстані між окремими частинками твердої фази. Чим менша міжкарбідна відстань тим менші карбіди.

Рисунок 4.2 – Вплив між карбідної відстані

на зносостійкість вуглецевої сталі

З даного графіка видно, що максимальна зносостійкість досягається при зміцнюючій фазі у дисперсному стані коли відстань між твердими частинками зміцнюючої фази складає менше 1 мкм.

При коагуляції і укрупненні карбідної фази розміри карбідних включень стають більшими 10 мкм, що веде до різкого зниження зносостійкості.

Регулювання розмірів частинок зміцнюючої фази можливе за рахунок використання вихідних дрібнодисперсних матеріалів для наплавлення та напилення, а також шляхом підбору відповідних режимів нанесення зносостійких покрить.

Підсумок по структурному стану і легуванню наплавлених матеріалів

Змінюючи кількість вуглецю і легуючих елементів в наплавлюваному матеріалі можна:

1. регулювати стан матриці сплаву і отримати різну кількість А та М із різкою ступінню стійкості;

2. регулювати кількість С в М;

3. отримувати необхідну кількість зміцнюючої фази;

4. отримувати зміцнюючі фази необхідного складу;

5. регулювати розміри частинок зміцнюючої фази.

Регулювання стану матриці досягається шляхом впливу С та легуючих елементів на стійкість А при охолодженні, на критичну швидкість охолодження, положення температур початку і кінця мартенситного перетворення з забезпеченням необхідного стану матриці після наплавлення без термічної обробки.

Регулювання кількості С в мартенситі досягається зв’язуванням С у стійкі карбіди тугоплавких металів.

Отримання необхідної кількості зміцнюючої фази досягається зміною кількості С в наплавленому матеріалі, а отримання зміцнюючих частинок 2-гої фази необхідного сплаву і розмірів – зміною кількості легуючих елементів.