Анализ структурного состояния поверхностного слоя после электроэрозионного легирования. II. Особенности формирования электроэрозионных покрытий на специальных сталях и сплавах твёрдыми износостойкими и мягкими антифрикционными материалами

Abstract

В работе представлены результаты металлографических исследований электроэрозионных покрытий на специальных сталях и сплавах (стали Р6М5, 12Х18Н10Т, 07Х16Н6, сплав ХН58МБЮД и бронза БрБ2) твёрды ми износостойкими (сплавы ВК8, Т15К6, СТИМ-3В и W, Mo, Cr), мягкими антифрикционными (Cu, Ni, бронза БрБ2, Sn) материалами, а также электроэрозионным легированием (ЭЭЛ) графитом. Показано, что для всех исследованных материалов подложек возможно упрочнение их поверхностных слоёв; при этом существуют наиболее целесообразные режимы их получения и материалы легирующих электродов. С целью упрочнения поверхностного слоя никелевого сплава ХН58МБЮД рекомендуется применять электрод из твёрдого сплава ВК8, а для бериллиевой бронзы БрБ2 – хрома. Наиболее рациональным является режим, соответствующий мощности разряда 144,3 Вт. Для снижения твёрдости поверхностного слоя сплава ХН58МБЮД предложено применять электроды из меди и никеля. Микротвёрдость при этом составляет соответственно 3500 и 3710 МПа при микротвёрдости основы 5300 МПа. В работе показано, что обеспечить низкую поверхностную твёрдость и высокое качество покрытия возможно при электроэрозионном легировании на малых мощностях разряда порядка 15–50 Вт. На основании экспериментальных исследований предложена математическая модель (уравнение прогнозирования микротвёрдости поверхностного слоя), позволяющая по энергетическим параметрам установки ЭЭЛ определять микротвёрдость сформированного слоя. Определены константы предложенного уравнения. Разработан алгоритм, позволяющий прогнозировать энергетические параметры ЭЭЛ для получения легированного слоя с требуемой микротвёрдостью поверхностного слоя.

The paper presents the results of metallographic studies of electroerosive coatings on special steels and alloys (R6M5, 12Kh18N10T and 07Kh16N6, alloy KhN58MBYuD and bronze BrB2) obtained with use of hard wear-resistant (alloys VK8, T15K6, STIM-3V, and W, Mo, Cr), soft antifriction materials (Cu, Ni, bronze BrB2, Sn), and electroerosive alloying (EEA) with graphite. As shown, for all the materials of studied substrates, it is possible to harden their surface layers, and there are the most expedient materials of the alloying electrodes and fabrication regimes. For hardening the surface layer of the nickel alloy KhN58MBYuD, it is recommended to use an elec-trode from hard alloy VK8, and for beryllium bronze BrB2—from chromium. The most rational is the regime corresponding to a discharge power of 144.3 W. For reducing the hardness of the surface layer of the alloy KhN58MBYuD, it is proposed to use electrodes from copper and nickel. The microhardness in this case is of 3500 and 3710 MPa, respectively, with mi-crohardness of the base metal of 5300 MPa. As shown, it is possible to provide low surface hardness and high coating quality in the case of electroerosive alloying at low discharge powers of the orders of 15–50 W. Based on experi-mental studies, the mathematical model is proposed (an equation for predict-ing of the surface-coating microhardness) and allows to determine the micro-hardness of formed coating from the energy parameters of the EEA equip-ment. The constants of the proposed equation are determined. The developed algorithm allows predicting the energy parameters of the EEA to fabricate alloying layer with the desired microhardness of the surface coating.