СТРУКТУРА И СВОЙСТВА НАНОКОМПОЗИТНЫХ СЛОЁВ НА НИКЕЛЕ И СТАЛЯХ ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ

STRUCTURE AND PROPERTIES OF NANOCOMPOSITE LAYERS ON NICKEL AND STEEL AFTER ELECTROEXPLOSION ALLOYING

Timoshina Elena Mikhailovna

student, Department of Technical Disciplines and Information Technologies, Branch of Kuzbass State Technical University named after T.F. Gorbachev in Novokuznetsk,

Novokuznetsk, Russia

Trushkina Lyudmila Vladimirovna

student, Department of Technical Disciplines and Information Technologies, Branch of Kuzbass State Technical University named after T.F. Gorbachev in Novokuznetsk,

Novokuznetsk, Russia

Ionina Anna Valerievna

Ph.D. those. Sciences, Associate Professor, Branch of Kuzbass State Technical University named after T.F. Gorbachev in Novokuznetsk,

Novokuznetsk, Russia

АННОТАЦИЯ

В работе представлены результаты исследования структурно-фазового состояния и физико-механических свойств нанокомпозитных поверхностных слоёв, сформированных на технически чистом никеле и промышленных сталях (X12, 45) методом электродовзрывного легирования (ЭВЛ). У стали X12 твердость повышена в 2.8 раза, износостойкость - в 8 раз. Для стали 45 достигнута твердость до 1700 HV. ЭВЛ эффективен для создания износостойких покрытий.

ABSTRACT

The study presents the results of investigating the structural-phase state and physicomechanical properties of nanocomposite surface layers formed on technically pure nickel and industrial steels (X12, 45) by the electrode explosion alloying (EEA) method. For X12 steel, hardness increased by 2.8 times, and wear resistance by 8 times. For 45 steel, hardness of up to 1700 HV was achieved. EEA is effective for creating wear-resistant coatings.

Ключевые слова: электродовзрывное легирование, нанокомпозитные покрытия, микротвердость, износостойкость.

Keywords: electrode explosive alloying, nanocomposite coatings, microhardness, wear resistance.

Электровзрывное легирование (ЭВЛ) - перспективный метод упрочнения металлов, создающий нанокомпозитные слои с уникальной структурой. Импульсное оплавление плазменной струёй обеспечивает высокое легирование и наноразмерные упрочняющие фазы, значительно улучшая твёрдость, износо- и жаростойкость. Исследованы структурно-фазовые состояния слоёв на никеле и сталях после ЭВЛ. Электровзрывная обработка на установке с коаксиально-торцевыми электродами создаёт сверхзвуковую плазменную струю. При контакте с поверхностью формируется ударно-сжатый слой, вызывающий оплавление и легирование материала. Давление струи обеспечивает перемешивание расплава и внедрение добавок. Для коррекции структуры использовали электронно-пучковую обработку.

Науглероживание никеля сформировало четырёхслойную структуру: графитовая плёнка, карбидный слой, зона ячеистой кристаллизации и дендритный слой. Твёрдость снижалась с 500 HV до 200 HV на глубине 25-30 мкм [1]. Обработка стали X12 с карбидом кремния повысила твёрдость в 2,8 раза, износостойкость в 8 раз, жаростойкость при 800°C в 9 раз. Энергия активации окисления возросла до 304,5 кДж/моль [2]. Для стали 45 бороалитирование дало твёрдость 1450 HV. Электронно-пучковая обработка создала подповерхностные зоны с твёрдостью 1600-1700 HV, положение которых зависело от режимов обработки.

Список литературы:

1. Структура и свойства нанокомпозитных слоёв, сформированных при электровзрывном легировании никеля и сталей / А. В. Вострецова, Е. А. Будовских, Ю. Ф. Иванов, В. Е. Громов // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. – 2008. – Т. 8, № 4. – С. 157-159.
2. Ионина, А. В. Применение низкоэнергетического сильноточного электронного пучка для модификации поверхности стали, легированной электровзрывным методом / А. В. Ионина // Инженерная физика. – 2025. – № 2. – С. 18-27.