ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНЫ СИСТЕМЫ ПЛАЗМЕННОЕ ПОКРЫТИЕ ‒ ПОДЛОЖКА

Используя технологию плазменной наплавки в защитно-легирующей среде азота, сформировано покрытие толщиной примерно 9 ‒ 10 мм на стали марки 30ХГСА порошковой проволокой системы Mo ‒ Cr ‒ Co ‒ C. Методами современного физического материаловедения проведены исследования структурно-фазового состояния и элементного состава переходной зоны контакта системы плазменное покрытие (быстрорежущая молибденовая сталь) ‒ подложка (среднеуглеродистая сталь)», подвергнутой электронно-пучковой обработке. Плотность энергии пучка электронов составляла 30 Дж/см², длительность импульсов пучка электронов 50 мкс, количество импульсов облучения 10, частота следования импульсов 0,3 с¹. Установлено, что формирование покрытия сопровождается созданием протяженного переходного слоя примерно 100 мкм, который содержит α-фазу, γ-фазу, карбиды сложного состава. Установлено, что переходный слой после облучения содержит микрократеры и микротрещины, фрагментирующие его на области различных размеров. После облучения в объеме переходного слоя выявлена пластинчатая структура, содержащая частицы цементита карбида Mе₆C. Методами рентгеноструктурного анализа установлено, что зона контакта, непосредственно примыкающая к покрытию, содержит зерна остаточного аустенита, упрочненные наноразмерными карбидами Mе₆C.

1. Nefedyev S.P., Vdovin K.N., Emelyushin A.N. Peculiarities of forming of the wear-resistant cast iron coating structure on steel 45 upon plasma-powder surfacing. Materials Science Forum. 2016;870:141–148.

2. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.870.141

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

4. Darmawan W., Quesada J., Marchal R. Characteristics of laser melted AISI-T1 high speed steel and its wear resistance. Surface Engineering. 2007;23(2):112–119.

5. https://doi.org/10.1179/174329407X169502

6. 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.

7. Нефедьев С.П., Емелюшин А.Н. Влияние азота на формирование структуры и свойств плазменных покрытий типа 10Р6М5. Вестник Югорского государственного университета. 2021;3(62):33–45.

8. https://doi.org/10.17816/byusu20210233-45

9. Мозговой И.В., Шнейдер Е.А. Наплавка быстрорежущей стали. Омск: Изд-во «ОмГТУ», 2016:200.

10. 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

11. Rakhadilov B.K., Zhurerova L.G., Scheffler M., Khassenov A.K. Change in high temperature wear resistance of high speed steel by plasma nitriding. Bulletin of the Karaganda University. Physics Series. 2018;3(91):59–65. EDN: KJWHYN.

12. Громов В.Е., Юрьев А.Б., Иванов Ю.Ф., Миненко С.С., Коновалов С.В. Электронно-микроскопическое исследование зоны контакта наплавка (быстрорежущая сталь Р2М9) – подложка (сталь 30ХГСА). Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2025;2(52):9–16.

13. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2025-2(52)-9-16

14. Potekaev A.I., Gromov V.E., Yuriev A.B., Ivanov Yu.F., Konovalov S.V., Minenko S.S., Semin A.P., Chapaikin A.S., Litovchenko I.Yu. Transition zone structure in the fast-cutting surfaced layer – substrate system. Russian Physics Journal. 2024;67(8):1107–1113. https://doi.org/10.1007/s11182-024-03222-0

15. Kremnev L.S. From High-Speed Tungsten Steel to High-Temperature Molybdenum Steel:

16. A Century of High-Speed Steel. Steel in Translation. 2009;39(12):1111–1118.

17. https://doi.org/10.3103/S0967091209120195

18. 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.

19. Кремнев Л.С. Теория легирования и создание на ее основе теплостойких инструментальных сталей и сплавов. Металловедение и термическая обработка металлов. 2008;1(641):18–27. EDN: KVXKKF.

20. Купалова И.К. Фазовый анализ и фазовый состав быстрорежущих сталей (обзор). Заводская лаборатория. 1983;1:27–40.

21. Вострецов Г.Н. Деформационная способ-ность наплавленного теплостойкого металла типа Р2М8 при мартенситном превращении. Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2012;1:7–10.

22. Ротштейн В.П., Проскуровский Д.И., Озур Г.Е., Иванов Ю.Ф. Модификация поверхности металлических материалов низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками. Новосибирск: Изд-во СО РАН Наука. 2019:348.

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

24. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / Под ред. Дж. Поута, Г. Фоти, Д. Джекобсона. Москва: Машиностроение, 1987:424.

25. Шулов В.А., Пайкин А.Г., Белов А.Б., Львов А.Ф., Энгелько В.И., Овчинников Д.В. Модификация поверхности деталей из жаропрочных сталей сильноточными импульсными электронными пучками. Физика и химия обработки материалов. 2005;2:61−70. EDN: HSGMVF.

26. Carter C.B., Williams D.B. Transmission Electron Microscopy. Berlin: Springer International Publishing, 2016:518.

27. Kumar C.S.S.R. Transmission Electron Mi-croscopy. Characterization of Nanomaterials. New York: Springer. 2014:717.

28. Egerton F.R. Physical Principles of Electron Microscopy. Basel: Springer International Publishing. 2016:196.

29. Пайкин А.Г., Шулов В.А., Энгелько В.И., Ткаченко К.И., Львов А.Ф., Теряев А.Д., Крайников А.В. Кратерообразование на поверхности деталей из жаропрочной стали 15X16К5Н2МВФАВ-Ш при облучении сильноточными импульсными электронными пучками. Упрочняющие технологии и покрытия. 2006;10(22):9‒14.

30. Курдюмов В.Г., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. Москва: Наука. 1977:236.

31. Утевский Л.М. Дифракционная электрон-ная микроскопия в металловедении. Москва: Металлургия. 1973:584.