Дослідження припрацювальних покриттів на сталевих поверхнях, отриманих методом електроіскрового легування

Abstract

За останні десятиліття інженерія поверхні набуває все більш вагоме значення у більшості галузей сучасного машинобудування. Її інноваційний характер розвитку охоплює комплекс наукових напрямків різних наук і знань, об'єднує методи цілеспрямованої зміни фізико-хімічних властивостей поверхневих шарів матеріалів шляхом модифікування, нанесення плівок, покриттів, захисних шарів різними методами та їх комбінаціями. Одним з актуальних напрямків технологій зміцнення є метод електроіскрового легування (ЕІЛ), який дозволяє покращувати механічні, термічні, електричні, термоемісійні та інші властивості робочих поверхонь за рахунок модифікування їх структури, що сприяє підвищенню фізико-механічних властивостей. Переваги цього методу полягають у можливості формування локальних покриттів з високою адгезією до основи; низькій енергоємності процесу; простоті здійснення обробки; екологічній чистоті та інше. Розглянуто вплив електроіскрового легування на структуроутворення покриттів на сталевих поверхнях. Структура покриття залежить від параметрів режиму легування та швидкості охолодження після обробки. Мікроструктурний аналіз покриттів Al-C-B показав, що поверхневий шар складається з кількох ділянок, кількість і параметри яких визначаються енергетичними режимами процесу ЕІЛ . Мікрорентгеноспектральний аналіз отриманих покриттів свідчить про те, що в процесі електроіскрового легування відбувається насичення поверхневих шарів алюмінієм, бором і вуглецем. Зона дифузії збільшується зі збільшенням енергії розряду. Вуглець і алюміній дифундують глибше з поверхні.

Over the past decades, surface engineering has become increasingly important in most areas of modern engineering. Its innovative nature of development covers a range of scientific areas of various sciences and knowledge, combining methods of targeted changes in the physical and chemical properties of the surface layers of materials by modifying, applying films, coatings, protective layers using various methods and their combinations. One of the most relevant areas of hardening technologies is the method of electrospark alloying (ESA), which allows improving the mechanical, thermal, electrical, thermal emission and other properties of working surfaces by modifying their structure, which contributes to the improvement of physical and mechanical properties. The advantages of this method are the ability to form local coatings with high adhesion to the substrate; low energy consumption of the process; ease of processing; environmental friendliness, etc. The influence of electric spark alloying on the structure formation of coatings on steel surfaces is considered. The structure of the coating depends on the alloying regime parameters and the cooling rate after treatment. The microstructural analysis of Al-C-B coatings showed that the surface layer consists of several areas, the number and parameters of which are determined by the energy regimes of the ESA process. The micro-X-ray spectral analysis of the obtained coatings indicates that during the electric spark alloying process, the surface layers are saturated with aluminium, boron and carbon. The diffusion zone increases with increasing discharge energy. Carbon and aluminium diffuse deeper from the surface.