Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Структура и свойства борированных слоев хромоникелевой стали, сформированных методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки

Е. Г. Бушуева, Е. А. Дробяз, В. А. Батаев, А. А. Батаев, И. К. Чакин, Е. А. Пухова

Аннотация


Изучено влияние хрома и никеля, выполняющих функцию смачивающих компонентов в наплавочных порошковых смесях, на структуру и свойства борированных слоев, полученных методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки. Толщина покрытий, наплавленных без хрома и никеля, составила 1,2 мм, с использованием смачивающих компонентов — 2,8 мм. Максимальная микротвердость ~ 1100 – 1350 HV достигнута при наплавке порошка бора и смеси B – Cr. Основной механизм упрочнения поверхностных слоев обусловлен наличием боридов типа Fe2B, Cr2B и (Fe, Cr)2B. Материал, полученный при наплавке бора в сочетании с хромом, характеризуется наиболее высоким уровнем стойкости к газоабразивному изнашиванию. Износостойкость упрочненных слоев при испытаниях на малых и средних углах атаки (15° и 30°) в ~ 5 и ~ 2 раз выше, чем у стали 12Х18Н9Т соответственно. Показано, что для повышения жаростойкости покрытия в наплавочную смесь рационально вводить порошок никеля. Установлено, что поверхностное легирование стали 12Х18Н9Т наплавкой смеси B – Ni в 4 раза уменьшает прирост массы за счет окисления в процессе изотермической выдержки при 850 °C.


Ключевые слова


электронно-лучевая наплавка; аустенитная сталь; микроструктура; бориды; износостойкость; жаростойкость

Полный текст:

PDF

Литература


Krylova T. A., Chumakov Yu. A. Synthesis of Al – Mg – WC composite coating by relativistic electron beam // Mater. Lett. 2023. V. 349. Art. 134822. DOI: 10.1016/j.matlet. 2023.134822

Golkovsky M. G., Zhuravina T. V., Bataev I. A. et al. Cladding of tantalum and niobium on titanium by electron beam, injected in atmosphere // Adv. Mat. Res. 2011. V. 314 – 316. P. 23 – 27. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.314-316.23

Krylova T. A., Chumakov Yu. A. Fabrication of Cr – Ti – C composite coating by non-vacuum electron beam cladding // Mater. Lett. 2020. V. 274. Art. 128022. DOI: 10.1016/ j.matlet.2020.128022

Ziyuan Zhao, Long Cao, Fei Liang, Zixin Pi Junming. A new strategy for preparing carbide coatings on easily oxidized tantalum by non-vacuum carburizing: Fe-coating-mediated carburization // Vacuum. 2024. V. 221. Art. 112951. DOI: 10.1016/j.vacuum.2023.112951

Lazurenko D. V., Alferova G. I., Emurlaev K. I. et al. Formation of wear-resistant copper-bearing layers on the surfaces of steel substrates by non-vacuum electron beam acladding using powder mixtures // Surf. Coat. Technol. 2020. V. 395. Art. 125927. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2020.125927

Matts O. E., Lazurenko D. V., Bataev V. A. et al. Tribo-oxidation of Ti – Al – Fe and Ti – Al – Mn cladding layers obtained by non-vacuum electron beam treatment // Surf. Coat. Technol. 2021. V. 421. Art. 127442. DOI: 10.1016/j.surfcoat. 2021.127442

Polyakov I. A., Samoilenko V. V., Lenivtseva O. G., Golkovski M. G. The structure and corrosion resistance of the coatings obtained by non-vacuum electron beam cladding of the Ti – Nb powder mixture on a titanium substrates // AMM. 2015. V. 788. P. 267 – 273. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ AMM.788.267

Mul D. О., Bushueva Е. G., Lazurenko D. V. et al. Structure and tribological properties of “carbon steel – VC containing coating” compositions formed by non-vacuum electron-beam surfacing of vanadium-containing powder mixtures // Surf. Coat. Technol. 2023. V. 474. Art. 130107. DOI: 10.1016/ j.surfcoat.2023.130107

Poletika I. M., Tetyutskaya M. V., Makarov S. A. Formation of bifunctional coatings with superdispersed structure by the method of electron-beam surfacing in free air // Inorg. Mater.: Appl. Res. 2015. V. 6, Is. 3. P. 249 – 254. DOI: 10.1134/ S2075113315030089

Hung-Hua Sheu, Qian-You Wang, Ya-Wei Lee. Effects of boron carbide particle content on corrosion resistance and wear resistance of Ni-B/B4C composite coatings // Int. J. Electrochem. Sci. 2022. V. 17, Is. 11. Art. 221166. DOI: 10.20964/2022.11.61

Krylova T. A., Ivanov K. V., Chumakov Y. A., Trotsenko R. V. Corrosion and wear resistance of coatings produced by nonvacuum electron beam cladding of refractory carbides on low-carbon steel // Inorganic Materials. 2020. V. 56, Is. 3. P. 328 – 332. DOI: 10.1134/S0020168520030097

Günen A., Lindner T., Karakaş M. S. et al. Effect of the boriding environment on the wear response of laser-clad AlCoCrFeNi high entropy alloy coatings // Surf. Coat. Technol. 2022. V. 447. Art. 128830. DOI: 10.1016/j.surfcoat. 2022.128830

Bataev I. A., Bataev A. A., Teplykh A. Y. et al. Non-vacuum electron-beam boriding of low-carbon steel // Surf. Coat. Technol. 2012. V. 207. P. 245 – 253. DOI: 10.1016/j.surfcoat. 2012.06.081

Zhihao Feng, Kaimin Wei, Tianyu Wang et al. Effect of laser scanning speed on the surface characteristics and wear resistance of TiZrAlV alloy via laser gas nitriding // Surf. Coat. Technol. 2025. V. 500. Art. 131909. DOI: 10.1016/j.surfcoat. 2025.131909

Farfan-Cabrera L. I., Reséndiz-Calderón C. D., Hernandez-Peña A. et al. Tribological effects of boriding treatment on a low carbon steel repaired by wire and arc additive manufacturing // Surf. Coat. Technol. 2023. V. 465. Art. 129574. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2023.129574

Monisha K., Shariff S. M., Sekar A. et al. Titanium boride coating by high power diode laser alloying of amorphous boron with titanium and its surface property investigations // Opt. Laser Technol. 2024. V. 170. Art. 110159. DOI: 10.1016/j.optlastec.2023.110159

Konstantinov A., Chizhikov A., Zhidovich A. et al. Effect of argon and nitrogen environments on the structure and properties of protective cermet coatings based on titanium borides obtained by electric arc surfacing // Ceram. Int. 2024. V. 50, Is. 23. Part B. P. 51338 – 51345. DOI: 10.1016/j.ceramint. 2024.10.050

Крукович М. Г., Прусаков Б. А., Сизов И. Г. Пластичность борированных слоев. М.: Физматлит, 2010. 382 с.

Salimov R. A., Cherepkov V. G., Golubenko J. I. et al. D.C. high power electron accelerators of ELV-series: status, development, applications // Radiat. Phys. Chem. 2000. V. 57, Is. 3 – 6. P. 661 – 665. DOI: 10.1016/S0969-806X(99)00486-7

Kuksanov N. K., Korabelnikov B. M., Kosilov M. R. et al. Development of the next generation of powerful electron accelerators // Radiat. Phys. Chem. 1995. V. 46, Is. 4 – 6. P. 481 – 484. DOI: 10.1016/0969-806X(95)00199-8

Krylova T. A., Chumakov Y. A. Fabrication of Cr – Ti – C composite coating by non-vacuum electron beam cladding // Mater. Lett. 2020. V. 274. Art. 128022. DOI: 10.1016/ j.matlet.2020.128022

Domarov E. V., Vorobev D. S., Golkovsky M. G. et al. Extraction into the atmosphere of a focused beam with an energy of 2.5 MeV // Proceedings of 8th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects. Congress Proceedings. Edited by Dr. Dmitry Sorokin and Anton Grishkov. Tomsk. 2022. P. 47 – 52. DOI: 10.56761/efre2022.s1-o-042001

Самсонов Г. В., Серебрякова Т. И., Неронов В. А. Бориды. М.: Атомиздат, 1975. 376 с.

Батаев И. А., Курлаев Н. В., Ленивцева О. Г. и др. Морфология боридов железа в поверхностном слое, наплавленном электронным лучом // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2012. № 1(54). С. 85 – 89.

Голковский М. Г. Закалка и наплавка релятивистским электронным пучком вне вакуума. Технологические возможности метода. Saarbrucken, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. 325 c.

Kenta Yamada, Hiroshi Ohtani, Mitsuhiro Hasebe. Thermodynamic analysis of the Fe – Cr – B ternary system // High Temp. Mater. Process. 2008. V. 27, Is. 4. Р. 269 – 283. DOI: 10.1515/HTMP.2008.27.4.269




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.12.20-27

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2026