Вивчення особливостей будови дифузійних карбідних покриттів шляхом комплексного дослідження фазового та хімічного складів, структури, міжатомної взаємодії. Встановлення впливу структури та складу покриттів на мікротвердість та показники тріщиностійкості.
Аннотация к работе
Використання сталевих виробів з покриттями дуже обмежена, оскільки тверді та крихкі покриття досить легко піддаються розтріскуванню та відшаруванню. Незважаючи на значні успіхи в галузі розробки технології отримання карбідних покриттів та дослідження їх експлуатаційних властивостей відомості про вплив термічної обробки на властивості та характеристики покриттів мають неповний характер, способи та методи визначення тріщиностійкості тонких покриттів не розроблені, відсутні прийоми диференціальної оцінки впливу тріщиностійкості, міцності, твердості, типу і матеріалу покриття та його адгезії з основою на несучу здатність композиції покриття - основа при різних видах зношування. Робота виконувалась на кафедрі металознавства та термічної обробки Національного Технічного університету України „КПІ” відповідно до теми № 2524 „Багатокомпонентні покриття за участю хрому”, що розроблялась згідно з завданням Міністерства освіти та науки України в 2002 - 2003 р. Дисертант працюючи в рамках цієї теми брав участь в виконанні експериментальної частини по нанесенню карбідних покриттів на сталі. Розробити рекомендації з вибору оптимального типу покриття, його термічної обробки для використання в умовах тертя та зношування. Показано шляхом вивчення закономірностей і особливостей зношування при терті ковзані без змащування та при абразивному зносі закріпленим і вільним абразивом виробів з покриттями на основі карбіду титану, ванадію та хрому неоднозначна залежність триботехнічних показників від мікротвердості, показників тріщиностійкості та адгезії покриття до основи.Відсутність типу покриттів, що забезпечували б найкращі результати для широкого спектру умов експлуатації одночасно, робить актуальною задачу дослідження закономірностей та особливостей структуроутворення конкретних видів покриттів, механічних властивостей покриттів, а також визначення раціонального типу покриття в залежності від конкретних умов експлуатації. Вивчення показників адгезії матеріалу покриття до сталевої основи проводили методом індентування за умов безперевного втиснення індентора, оскільки тріщина розташована на межі карбідне покриття - сталь характерізує величину напруженнь відшарування покриття і таким чином характеризує рівень адгезії дифузійного покриття до основи. При титануванні, титанованадіюванні формуються одношарові покриття на основі карбіду ТІС, при ванадіюванні - двошарові на основі карбідів відповідно VC, V2C, при хромуванні трьохшарові - на основі карбідів Cr7C3, Cr23C6 і s-фази. Проведений аналіз поверхонь зламу карбідних покриттів показав, що для покриттів на основі карбідів титану характерне транскристаллітне руйнування, для покриттів на основі карбідів ванадію і хрому - міжкристаллітне. Показано, що проведений при температурі 1323K відпал призвів до зміни фазового складу покриттів: у покриттях на основі карбідів титану відзначене зниження товщини карбідної зони; упокриттях на основі карбідів ванадію відзначене практично повне зникнення фази V2C при незначному зростанні товщини фази VC; в покриттях на основі карбідів хрому має місце практично повне зникнення s - фази, зниження товщини фази Cr23C6 при рості товщини Cr7C3.Встановлено особливості структури покриттів на основі карбідів титану, ванадію, хрому на сталях 20, 45, У8А, У10А, У12А, ХВГ. При титануванні формуються одношарові покриття на основі карбіду ТІС, при ванадіюванні - двошарові на основі карбідів відповідно VC, V2C, при хромуванні трьохшарові - на основі карбідів Cr7C3, Cr23C6 і s-фази. Аналізом поверхонь зламу карбідних покриттів показано, що для покриттів на основі карбідів титану характерно транскристалітне руйнування, для покриттів на основі карбідів ванадію і хрому - міжкристалітне. У порядку зменшення показника мікроміцності досліджені покриття можна розташувати в такий ряд: FEB, Fe2B ® Cr23C6, Cr7C3 ® (Ti,V)C ® VC ®TIC; у порядку зменшення показника мікрокрихкості: ТІС ® VC ® (Ti,V)C ® Cr23C6, Cr7C3 ® FEB, Fe2B; у порядку зменшення навантаження утворення тріщини: FEB, Fe2B ® Cr23C6, Cr7C3 ® (Ti,V) C ® TIC ® VC. В покриттях на основі карбідів титану та ванадію на сталі 40 і У8А під карбідною зоною відзначено зростання товщини феритної зони; в структурі покриттів на основі карбідів хрому відзначено зростання товщини перлітної зони з утворенням безпосередньо під шаром карбідів тонкої (1,5 - 2 мкм) зони хромистого фериту.