, ,
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Применение быстрозакаленных сплавов
для плакирования сталей
Проведено исследование возможности применения быстрозакаленных сплавов для плакирования сталей. Разработаны составы и технология получения быстрозакаленных сплавов, содержащих хром и никель – элементы, способствующие повышению коррозионной стойкости. Отработана технология плакирования с использованием полученных сплавов. Проведены металлографические исследования плакированных образцов до и после коррозионных испытаний.
На основании физико-химического анализа коррозионно-стойких сплавов, с точки зрения их склонности к аморфизации, для плакирования сталей был выбран базовый сплав Niосн–7,0%Cr–3,0%Fe–4,6%Si–3,1%B (СТЕМЕТ 1301) с Тпл = 980 ºС, использующийся для пайки сталей, никелевых сплавов, фехралей и др [1].
Для улучшения коррозионной стойкости этого сплава было предложено увеличить в нем содержание хрома. Однако, увеличение концентрации хрома в сплаве привело бы к возрастанию температуры плавления, что в итоге может привести к деградации физико-механических свойств плакируемого материала. Чтобы избежать этого, аморфную ленту СТЕМЕТ 1301 охрупчивали, измельчали, выделяли фракцию с размером частиц меньше 45 мкм, и к ней добавляли порошок хрома в различном соотношении. Полученные смеси имели следующие составы:
1. СТЕМЕТ 1301 + 0% Cr: Niосн–7,0%Cr–3,0%Fe–4,6%Si–3,1%B
2. СТЕМЕТ 1301 + 05% Cr: Niосн–12,0%Cr–3,0%Fe–4,6%Si–3,1%B
3. СТЕМЕТ 1301 + 10% Cr: Niосн–17,0%Cr–3,0%Fe–4,6%Si–3,1%B
4. СТЕМЕТ 1301 + 15% Cr: Niосн–22,0%Cr–3,0%Fe–4,6%Si–3,1%B
5. СТЕМЕТ 1301 + 20% Cr: Niосн–27,0%Cr–3,0%Fe–4,6%Si–3,1%B
В качестве подложек, для получения покрытий, использовали образцы из сталей Ст3 и Х18Н10Т диаметром 15 мм с углублением 2 мм. В эти углубления засыпали указанные выше смеси. Затем образцы помещались в вакуумную печь СШВЭ – 1. 2,5/25и2 и плакировали по режиму: Т = 1050 ºС, выдержка 15 мин. После визуального осмотра образцов, было установлено, что расплавы с содержанием хрома 15% и 20% не растекаются по стали. Поэтому для дальнейших исследований были оставлены образцы с 0%, 5% и 10% Cr.
На рис. 1. представлена микроструктура области взаимодействия плакирующего слоя с основным металлом.
Рис. 1. Микроструктура области взаимодействия стали Ст3
и плакирующего слоя (1301+5% Cr), Tплак=1050 °С, 15 мин
Величина диффузионной зоны на границе плакирующий слой – сталь зависит, по-видимому, от температуры и времени выдержки. В результате взаимодействия припоя с частицами хрома, так же образуется диффузионная зона вокруг каждой частицы. Поэтому, увеличение времени плакирования может привести к увеличению зоны взаимодействия стали и плакирующего сплава, растворению частиц хрома в припое, что будет способствовать выравниванию концентрации хрома в плакирующей зоне по всему объему.
Проведенные коррозионные испытания показали, что плакирующий слой обладает высокой коррозионной стойкостью во всех случаях: + 0%Cr, + 5%Cr, + 10%Cr.
Список литературы
1. , , и др. Аморфные ленточные припои для высокотемпературной пайки. Опыт разработки технологии производства и применения. Журнал “Сварочное производство”. №1. 1996 г. С.15-19.
