Николай Николаевич Малушин, к.т.н, доцент, ведущий инженер кафедры естественнонаучных дисциплин им. проф. В.М. Финкеля
654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Nikolai N. Malushin, Cand. Sci. (Eng.), Assist. Prof., Leading Engineer of the Chair of Science named after V.M. Finkel
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007
Денис Анатольевич Романов, д.т.н., профессор, главный научный сотрудник управления научных исследований
654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Denis A. Romanov, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Chief Researcher of Department of Scientific Researches
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007
Методами растровой электронной микроскопии и микрорентгеноспектрального анализа исследованы структура, фазовый и химический составы теплостойкого сплава, сформированного плазмой в среде азота с последующим высокотемпературным отпуском. Установлено, что в наплавленном сплаве основными фазами являются твердый раствор αжелеза и карбонитриды на основе железа, вольфрама, хрома, молибдена, алюминия (Fe6W6NС и AlN). Высокотемпературная обработка (четырехкратный высокотемпературный отпуск при температуре нагрева 580 °С и времени выдержки 1 ч) наплавленного покрытия приводит к росту параметра кристаллической решетки (с 2,866 до 2,89 Å) и размеров областей когерентного рассеяния (с 25 до 100 нм), уменьшению внутренних упругих напряжений (с 1000 до 600 МПа). На поверхности наплавки наблюдается явно выраженная ориентированная дендритная структура. После наплавки и высокотемпературного отпуска ориентированная дендритная структура практически не просматривается. Распределение микротвердости по глубине наплавленного слоя в состоянии после наплавки характеризуется значительным разбросом значений при ее высоком среднем значении на поверхности 4,142 ГПа (дисперсия 1,0956) и средней части наплавки 5,153 ГПа (дисперсия 1,5697). Разброс значений микротвердости связан со сложным тепловым воздействием многослойной плазменной наплавки по винтовой линии и перемешиванием материала подложки с наплавляемым покрытием. Высокотемпературный отпуск приводит к выравниванию значений микротвердости и повышению ее среднего значения до 5,7 – 6,5 ГПа. Уточнена природа упрочнения наплавленного теплостойкого металла высокой твердости, дополнительно легированного азотом и алюминием. Основное упрочнение наплавленного металла происходит при высокотемпературном отпуске за счет увеличения количества карбидных и карбонитридных фаз и образования мелкодисперсного нитрида алюминия.
The structure, phase and chemical composition of a heatresistant alloy formed by plasma in a nitrogen medium with subsequent high temperature tempering have been studied by scanning electron microscopy and microrentgenospectral analysis. It was found that in the deposited alloy, the main phases are a solid solution of αiron and carbonitrides based on iron, tungsten, chromium, molybdenum, and aluminum (Fe6W6NC and AlN). Hightemperature treatment (fourfold hightemperature tempering at a temperature of 580 °C for 1 h) of the deposited coating leads to an increase in the crystal lattice parameters (from 2.866 to 2.89 Å) and in the sizes of coherent scattering regions (from 25 to 100 nm), and to a decrease in internal elastic stresses (from 1000 to 600 MPa). A pronounced oriented dendritic structure is observed on the deposited surface. After surfacing and hightemperature tempering, the oriented dendritic structure is practically not visible. The distribution of microhardness over the depth of the deposited layer in the state after surfacing is characterized by a significant spread at its high average value on the surface of 4.142 GPa (dispersion 1.0956) and the middle part of the surfacing – 5.153 GPa (dispersion 1.5697). The spread of microhardness values is associated with the complex thermal effect of multilayer plasma surfacing along a helical line and mixing of the substrate material with the surfacing coating. High-temperature tempering leads to an equalization of the microhardness values and an increase in its average value to 5.7 – 6.5 GPa. The nature of hardening of the deposited heat resistant metal of high hardness, additionally alloyed with nitrogen and aluminum, was clarified. The main hardening of the deposited metal occurs at high temperature tempering due to an increase in the carbide and carbonitride phases and the formation of fine aluminum nitride.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.