ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЛЕКСНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НА БАЗЕ ПЛАЗМЕННОЙ НАПЛАВКИ В СРЕДЕ АЗОТА

Разработаны физические основы повышения эксплуатационных свойств теплостойких сплавов, сформированных плазменной наплавкой в среде азота, основанные на применении комплекса упрочняющих технологий: плазменная наплавка в защитно-легирующей среде азота; высокотемпературный отпуск; ультразвуковая упрочняющая обработка или азотирование. Установлено, что физическая основа упрочнения теплостойкого наплавленного металла при использовании комплексных технологий обусловлена применением новых способов многослойной плазменной наплавки в среде азота и новых наплавочных материалов, обеспечивающих получение наплавленного металла в состоянии, близком к закаленному состоянию с твердостью поверхности 55–57 HRC и низкой склонностью к образованию холодных трещин. Основой способов является регулируемый термический цикл с низкотемпературным подогревом до температуры 230–250 °С и использование эффекта кинетической пластичности. Дополнительный вклад в упрочнение наплавленного сплава вносит высокотемпературный отпуск при температуре 560–580 °С и ультразвуковая обработка на оптимальная режимах (нормальное усилие на инструмент Рн = 10 Н, амплитуда колебаний А = 20 мкм, скорость обработки V = 20 м/мин), что обеспечивает увеличение твердости до 65–66 HRC. Выявлены физические основы формирования структуры и свойств теплостойкого металла плазменной наплавкой в среде азота. Установлено, что в наплавленном металле основными фазами являются твердый раствор α-Fe, карбиды и карбонитриды на основе железа, вольфрама, хрома, молибдена, алюминия (Fe6W6NC и AlN). Промышленные испытания показали, что изготовленные с применением комплексных технологий упрочнения на базе плазменной наплавки активного слоя теплостойкими сталями высокой твердости наплавленные детали обладают повышенной (в 1,5–2,0 раза) стойкостью по сравнению со стойкостью серийных изделий.