Описана методика выбора материала электрода, который используется при нанесении электроискровым методом покрытия на поверхностный слой металла. В основе данного подхода — исследование механических свойств покрытия методом наноиндентирования. Построено распределение микротвёрдости покрытия по глубине для ряда исследованных материалов. В качестве второй характеристики материала при индентировании использован индекс пластичности, отражающий структурное состояние материала. Величина H/E также используется для характеристики способности материалов к износу при трении. Для оценки сопротивления материалов пластической деформации была использована качественная сравнительная характеристика — соотношение H3/E2. На основе анализа полученных результатов сделан обоснованный выбор материала электрода, создающий покрытия с достаточно высокими механическими свойствами. Актуальность исследования обоснована преимуществами электроискрового легирования (ЭИЛ), которое является эффективным методом воздействия на поверхностные слои различных деталей.
электроискровое легирование, механические свойства, наноиндентирование.
Введение. Прогресс в машиностроении, на транспорте и в других областях тесно связан с проблемой повышения износостойкости узлов трения. В решении данной проблемы важную роль играют материалы с покрытиями. Трибологические характеристики узла определяются напряжённо-деформированным состоянием в области контакта, а также в тонких приповерхностных слоях. Нанесение покрытий и модифицирование поверхностного слоя — наиболее рациональный путь, позволяющий направленно изменять напряжённо-деформированное состояние в приповерхностном слое, деформационно-силовые параметры контактных областей и природу контактного взаимодействия тел [1]. Сегодня это общепризнанный факт.
Одним из перспективных методов целенаправленного воздействия на качество поверхностного слоя является способ электроискрового легирования (ЭИЛ). Привлекательность этого метода обусловлена его универсальностью [2–4], т. е. возможностью обрабатывать материалы практически любой формы с любыми физико-механическими свойствами. Необходимо лишь, чтобы они обладали электрической проводимостью. Тепловые процессы локализуются в тонком поверхностном слое. За счёт этого появляется возможность исключить нежелательные структурные превращения в основном металле, что позволяет уже десятки лет успешно использовать данный метод для получения на металлических поверхностях покрытий различного функционального назначения. При электроискровом легировании происходит перенос материала, используемого в качестве анода, на поверхность обрабатываемой детали, которая в электрической схеме метода является катодом. Использование ЭИЛ способствует повышению надёжности и долговечности узлов трения.
1. Колесников, В. И. Двухслойные композиции триботехнического назначения для тяжело-нагруженных узлов трения / В. И. Колесников, П. Г. Иваночкин. — Ростов-на-Дону : Рост. гос. ун-т путей сообщ., 2009. — 124 с.
2. Исследование влияния процесса электроискрового легирования на упрочнение поверх-ностного слоя стали 45 / В. В. Блажеев [и др.] // Тр. Всерос. науч.-практ. конф. «Транспорт-2012». — Ростов-на-Дону : Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2012. — Ч. 2. — С. 310–311.
3. Иваночкин, П. Г. Исследование механических свойств нанопокрытий, нанесённых элек-троискровым легированием / П. Г. Иваночкин, А. В. Гольцев // Труды всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2010». — Ростов-на-Дону : Рост. гос. ун-т путей сообщ., 2009. — Ч. 3. — С. 247–248.
4. Коротаев, Д. Н. Технологические возможности формирования износостойких наноструктур электроискровым легированием / Д. Н. Коротаев. — Омск : Сиб. гос. автомобил.-дорож. акад., 2009. — С. 256.
5. Fisher-Creeps, A. Nanoindentation / A. Fisher-Creeps. — New York : Springer, 2002. — 215 p.
6. Идентификация структурного состояния материалов методом автоматического инденти-рования / В. Ф. Горбань [и др.] // Сб. докл. Харьк. нанотехнол. ассамблеи. — Харьков, 2006. — Т. 1. — С. 52–55.
7. Азаренков, Н. А. Структура и свойства защитных покрытий и модифицированных слоёв материалов / Н. А. Азаренков, В. М. Береснев, А. Д. Погребняк. — Харьков : Изд-во Харьк. нац. ун та, 2007. — С. 560.
8. Leyland, A. On the significance of the H/E ratio in wear control: A nanocomposite approach to optimised tribological behaviour / A. Leyland, A. Matthews // Wear. — 2000. — Vol. 246, iss. 1–2. — Pp. 1–11.
9. Mayrhofer, P. H. Structure-property relationships in single- and dual-phase nanocrystalline hard coatings / P.-H. Mayrhofer, C. Mitterer, J. Musil // Surface and Coating Technology. — 2003. — Vol. 174–175. — Pp. 725–731.
10. Левашов, Е. А. Структура и свойства твёрдых и сверхтвёрдых нанокомпозитных покрытий / Е. А. Левашов, Д. В. Штанский // Успехи химии. — 2007. — Т. 76, № 5. — С. 501–509.
