Методическое руководство к выполнению лабораторных работ по курсу «Основы повышения надежности и долговечности деталей машин», страница 13

        1.2.Сталь Гадфильда

Эта сталь вот уже более ста лет (с 1883 года) с успехом применяется в качестве материала деталей, работающих при абразивном изнашивании в условиях очень сильных динамических нагружений или давлений (например, била молотковых дробилок испытывают удары, а футеровочные плиты щековых дробилок -давление). В таких условиях работы детали из обычных абразивных материалов быстро ломаются в виду недостаточной пластичности и вязкости. Главная особенность стали Гадфильда - ее способность к интенсивному упрочнению поверхностных слоев (до 50 HRCэ) при сохране6нии вязкой сердцевины (1,5 - 2 Мдж/м²), выдерживающей ударные нагрузки. Сталь легирована 11-15% марганца, и после закалки от 1100 °С ее структура состоит из 100% аустенита. Закалка проводится с целью полного растворения карбидов Ме₃С, поскольку карбиды и другие неметаллические включения снижают вязкость аустенита. Аустенит в стали Гадфильда является стабильным к образованию мартенсита деформации, а резкое повышение твердости является следствием деформационного упрочнения с накоплением дефектов кристаллического строения. В закаленном состоянии сталь Гадфильда обладает невысокой твердостью (20-25 HRCэ), и для «включения» механизма ее износостойкости требуется начальное пластическое деформирование детали. В отсутствии ударов или давлений сталь Гадфильда имеет низкую абразивную износостойкость.

Структура стали: зерна аустенита, внутри которых видны полосы скольжения - результат деформирования повверхности в процессе приготовления микрошлифов (рис.1.11).

1.3. Напыленные слои

Напыление представляет собой процесс нанесения покрытия на поверхность детали с помощью высокотемпературной скоростной струи, содержащей частицы порошка или капли расплавленного напыляемого материала, осаждающиеся на основном металле при ударном столкновении с его поверхностью. Напыление используют как способ поверхностной обработки деталей машин, инструмента с целью повышения их износостойкости, жаростойкости, коррозионной стойкости и т.д.

Покрытие образуется из отдельных расплавленных или близких к этому состоянию частиц, которые с высокой скоростью соударяются и наслаиваются на поверхность основы.. При движении к основному металлу в высокотемпературной газовой среде частицы находятся в расплавленном состоянии, и их поверхность покрывается оксидной пленкой. При столкновении с поверхностью основы или поверхностью ранее образовавшегося покрытия частицы распплющиваются, образуя тонкий слой, механически сцепленный с поверхностью основного материала или покрытия. При напылении металла скорость охлаждения составляет 10⁶-10⁸ °С/с. Прилипание осуществляется посредством их
  механического сцепления с макровыступами подложки и сплавления в местах разрушения оксидных пленок. В процессе налипания среди расплавленных частиц попадаются и не полностью расплавленные. Кроме того, внутри покрытия возникают заполненные газом зазоры и пустоты.