Параметры лазерной обработки и их влияние на трибологические характеристики покрытий на основе железа

Abstract

Рассмотрены вопросы повышения физико-механических и эксплуатационных свойств клеевых покрытий после лазерного оплавления с дополнительным легированием В₄С, ТаВ и МоВ. Изучено влияние лазерного оплавления с дополнительным легированием на структуру, микротвердость и износостойкость клеевых покрытий системы Fe–Cr–B –Si. С увеличением скорости лазерного луча микроструктура изменяется от равновесной до квазиэвтектической. Присутствие боридов молибдена и тантала повысило чувствительность покрытия к особенностям лазерного переплава. В обоих случаях изменились условия теплообмена, увеличилось количество боридов железа и хрома, в результате чего молибден и тантал частично перешли в свободное состояние, способствуя измельчению структурных составляющих. При введении твердых частиц B₄C в покрытие происходит их растворение в матрице железа при нагреве лазерным лучом, при охлаждении они выделяются в виде отделенных включений боридов Fe и Cr. Лазерное оплавление и легирование повышают износостойкость покрытий. Увеличение нагрузки с 30 до 70 Н повышает износ покрытий в среднем на 15–26 %, а нелегированных покрытий – на 26–43 %. Повышение скорости оплавления и диаметра лазерного пятна не оказывает значительного влияния на износ, увеличение же коэффициента перекрытия приводит к снижению износа покрытия. Наличие твердых частиц ТаВ в покрытии и повышение скорости оплавления лучом лазера снижают износостойкость покрытия. Такая довольно сложная зависимость скорости износа покрытий от условий лазерного оплавления и износа обусловлена комплексом структурных и фазовых превращений, которые способствовали формированию вторичных твердых включений и повысили микротвердость.