РОЛЬ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОТПУСКА В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ СОСТОЯНИЙ ПЛАЗМЕННО НАПЛАВЛЕННОЙ МОЛИБДЕНОВОЙ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ

Технологией плазменной наплавки в среде азота на стали марки 30ХГСА порошковой проволокой системы MoCrCoC диаметром 4 мм сформирован наплавленный слой толщиной примерно 9 ‒ 10 мм. В качестве плазмообразующего газа использовали аргон высшего сорта. Методами современного физического материаловедения изучены структурно-фазовые состояния и дефектная субструктура поверхности плазменно наплавленного слоя в среде азота быстрорежущей молибденовой сталью на подложку, подвергнутого двукратному отпуску при температуре 560 ‒ 580 °С в течение 1 ч. Показано, что наплавленный слой имеет поликристаллическую структуру и содержит прослойки эвтектики. Выявлено формирование в наплавленном слое многофазной структуры, представленной α-фазой (твердый раствор на основе ОЦК кристаллической решетки Fe), γ-фазой (твердый раствор на основе ГЦК кристаллической решетки Fe), карбидов сложного состава Me₂₃C₆ и Me₆C, железа Fe₃C и хрома Cr₃C₂. Установлено, что отпуск наплавленного слоя не приводит к изменению морфологии структуры, сформированной зернами эвтектики и твердого раствора на основе α-железа (ОЦК кристаллическая решетка). Основными фазами являются α-Fe (85 мас. %) и карбиды сложного состава Me₂₃C₆ (9 мас. %) и Me₆C (6 мас. %), формирующие зерна эвтектики. Установлено, что отпуск наплавленного слоя сопровождается допревращением остаточного аустенита с образованием по границам кристаллов мартенсита наноразмерных частиц карбидов железа и хрома. Вдоль межфазных границ раздела и в объеме пластин карбидной фазы зерен эвтектики выявлены микротрещины, которые могут инициировать разрушение материала наплавленного слоя при эксплуатации.

1. Емелюшин А.Н., Петроченко Е.В., Нефе- дьев С.П. Исследование структуры и ударно- абразивной износостойкости покрытий системы Fe ‒ C ‒ Cr ‒ Mn ‒ Si, дополнительно легированных азотом. Сварочное производство. 2011;10:18‒22.

2. Нефедьев С.П., Емелюшин А.Н. Плазменное упрочнение поверхности. Старый Оскол: ТНТ, 2021;156.

3. Hacisalihoglu I., Yildiz F., Alsaran A. Wear performance of different nitride-based coatings on plasma nitrided AISI M2 tool steel in dry and lubricated conditions. Wear. 2017;384-385:159–168.

4. Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Potekaev A.I., Guseva T.P., Chapaikin A.S., Vashchuk E.S., Romanov D.A. Structure and properties of R18U surfacing of high-speed steel after its high tempering. Russian Physics Journal. 2023;66(7);731‒739. https://doi.org/10.1007/s11182-023-02999-w

5. Emelyushin A.N., Petrochenko E.V., Nefed′ev S.P. Inverstigation of the structure and impact-abrasive resistance of coatings of the Fe‒C‒Cr‒Mn‒Si system, additionally alloyed with nitrogen. Welding International. 2013;27(2):150‒153.

6. Kravchenko I.N., Kartsev S.V., Kolomeichen-ko A.V. et al. Metallurgical Features of Plasma Surfacing with Powder Hard Alloy with Addition of Aluminum Powder. Metallurgist. 2021;64(9-10):1077‒1085. https://doi.org/10.1007/s11015-021-01089-x

7. Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Yuryev A.B., Minenko S.S., Semin A.P., Chapaikin A.S. Structure, Phase Composition, and Surface Properties of R2M9 High-Speed Steel. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2024;18(6):1395–1400.

8. Кремнев Л.С., Онегина А.К., Виноградова Л.А. Особенности превращений, структуры и свойств молибденовых быстрорежущих сталей. Металловедение и термическая обработка металлов. 2009;12(654):13‒19. EDN: KZSBKP

9. Кремнев Л.С. Теория легирования и создание на ее основе теплостойких инструментальных сталей и сплавов. МиТОМ. 2008;11:18‒28. EDN: KVXKKF

10. Rakhadilov B.K., Wieleba W., Kylyshkanov M.K. et al. Structure and phase composition of high ‒ speed steels. Bulletin of the Karaganda University. Physics Series. 2020;2(98):83‒92. https://doi.org/10.31489/2020Ph2/83-92

11. Иванов Ю.Ф. Структурные и фазовые пре-вращения в ряде сталей при статическом и динамическом режимах термической обра-ботки. Автореферат дис. докт. ф.-м. наук. Москва, 2002:41.

12. Модификация поверхности металлических материалов низкоэнергетическими сильно-точными электронными пучками / В.П. Рот-штейн, Д.И. Проскуровский, Г.Е. Озур, Ю.Ф. Иванов. Новосибирск: СО РАН Наука, 2019:348.

13. Эволюция структуры поверхностного слоя стали, подвергнутой электронно-ионно-плазменной обработке / Под. ред. Н.Н. Кова-ля, Ю.Ф. Иванова. Томск: НТЛ, 2016:298.

14. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучка-ми / Под ред. Дж. Поута, Г. Фоти, Д. Дже-кобсона. Москва: Машиностроение, 1987:424.

15. Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Миненко С.С., Гусева Т.П., Чапайкин А.С., Семин А.П. Структура и свойства поверхностного слоя, полученного плазменной наплавкой из высокоэнтропийной молибденовой быстрорежущей стали, после комплексной обработки. Материаловедение. 2025;6:15‒23.

16. Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Yuryev A.B., Minenkо S.S., Konovalov S.V. Modification of transition zone structure of high-speed steel sur-facing ‒ substrate by electron-beam treatment. Вестник Сибирского государственного инду-стриального университета. 2025;1(51):43‒50.

17. Пайкин А.Г., Шулов В.А., Энгелько В.И. и др. Кратерообразование на поверхности деталей из жаропрочной стали 15Х16К5Н2МВФАВ-Ш при облучении сильноточными импульсными электронными пучками. Упрочняющие технологии и покрытия. 2006;10:9−14. EDN: HVMOZZ.

18. Шулов В.А., Пайкин А.Г., Белов А.Б. и др. Модификация поверхности деталей из жаро-прочных сталей сильноточными импульсны-ми электронными пучками. Физика и химия обработки материалов. 2005;2:61−70. EDN: HSGMVF

19. Fedorov S., Sharipov Ja., Abrorov A. Increasing the surface stability of the cutting tool through complex machining. Journal of Physics: Confer-ence Series: II International Scientific Confer-ence on Metrological Support of Innovative Technologies (ICMSIT II-2021), St. Petersburg, 2021;1889:22079. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1889/2/022079

20. Egerton F.R. Physical Principles of Electron Mi-croscopy. Basel: Springer International Publish-ing, 2016:196.

21. Kumar C.S.S.R. Transmission Electron Micros-copy. Characterization of Nanomaterials. New York: Springer, 2014:717.

22. Carter C.B., Williams D.B. Transmission Elec-tron Microscopy. Berlin: Springer International Publishing, 2016:518.