РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ ТВЕРДЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ПОКРЫТИЙ

Механические свойства (твердость, хрупкость, внутренние напряжения) оказывают значительное влияние на износостойкость электролитических осадков. Механические свойства электролитических осадков резко изменяются в зависимости от условий электролиза. В частности, хрупкость железных осадков в значительной степени зависит от количества включенного в осадок газа.

Из литературы известно, что проводилось много исследований по изучению влияния состояния поверхности стали, чугунов на их износостойкость при трении и износе как со смазкой, так и без смазки. И совсем ограниченное количество работ посвящено исследованию электролитически осажденных покрытий.

Цель нашей работы — изучение влияния термического воздействия на свойства твердых железных покрытий. Материалом подложки образцов выбран чугун СЧ 21-40, гильза цилиндра трактора ДТ-54, образцы вырезались размером 80X30 мм из восстановленной гильзы.

Рентгенографическое исследование образцов производилось при помощи установки УРС-50И в FeK* -излучении. Интерференционная линия (211) записывалась на диаграммную ленту при скорости счетчика 0,5° в минуту. Применялся Mn-фильтр. Эффекты второго рода (дисперсности и микроискажений) были разделены фиксируемой линией (211) методом гармонического анализа формы линии . Коэффициенты Фурье рассчитывали, на электронновычиелительной машине.

Процесс рекристаллизации определялся визуально по появлении точечное™ на фоне сплошной интерференционной линии (211). Рентгенограммы были получены на установке УРС-60 и камере КРОС-1 при FeKa -излучении.

Микротвердость измерялась на приборе ПМТ-3 с нагрузкой на пирамиду 100 г. За величину микротвердости принимали среднее значение из 10 замеров. Образцы на трение испытывались на машине трения 77-МТ с возвратно-поступательным движением. Образцы рентгенографировались до и после испытания на износ. Износ трением производился без смазки с удельным давлением 12,5 кГ/см2, 21 кГ/см2 и 30 кГ/см2. Величину износа определяли взвешиванием на аналитических весах ВЛА-200 Г-М с точностью до 0,0001 г.

Рентгеноструктурные исследования показали, что микроискажения покрытий из твердого железа существенны и при этом обладают малой термической устойчивостью.

На рис. 1 изображены кривые изменения микроискажений и блоков мозаики (I — покрытия получены при температуре электролита 20° С; II — 70°; III —90° С).

Отсюда видно, что низкотемпературный нагрев (200—300° С) значительно уменьшает величину микроискажений и приводит к снижению микротвердости. Размеры кристаллических блоков при температурах нагрева до 300° почти не изменяются. Существенный рост величины блоков мозаики наблюдается при нагреве г 400° и более.

Исследования зависимости микротвердостн покрытий, полученных при различных режимах осталивания, от температуры нагрева показывают, что при нагреве до 300° С происходит незначительный спад микротвердости и наиболее интенсивный спад наблюдается при нагреве с 400° и более. Это объясняется изменением при нагреве дисперсности и микроискажений железных покрытий.

При нагреве до 500° и выше на фоне оплошных интерференционных линий появляются отдельные точки, количество которых возрастает с увеличением температуры нагроза. Очевидно, это связано с интенсивным ростом блоков мозаики, что затрудняет подсчет величин микроискажений и блоков мозаики.

При визуальной оценке дебаевских линий, полученных фотографическим методом, приблизительно определена начальная

температура рекристаллизации в железных осадках. Равномерное почернение линии при нагреве до 450° С говорит об отсутствии процесса рекристаллизации. Появление отдельных точек на фоне равномерного почернения при нагреве до 500° в течение 2 а 4 часов указывает на наличие процесса рекристаллизации. Таким образом установлено, что при Т = 500—550° С начинается процесс рекристаллизации. Данные результаты согласуются с результатами, полученными для электролита другого состава .

Очевидно, изменение свойств железных покрытий при нагреве на 200°—400°, спад величины микротвердости, уменьшение износостойкости, малая термическая устойчивость микроискакений я дисперсности происходит с выделением электролитического водорода, так как с увеличением температуры нагрева интенсивность выделения водорода возрастает.

Такое интенсивное изменение свойств покрытий при нагреве в области температур 400°—700° связано с процессом рекристаллизации, происходящим в осадке, и продолжением выделения металлического водорода.

В работах , (5] отмечено, что водород из-за малости атомного радиуса относится к немногочисленной группе элементов, способных давать с металлическими фазами сплавов твердые растворы внедрения.

Исследования износостойкости покрытий при трении показывают, что более износостойкими являются покрытия, нагретые до .100°—200° (Н> = 530 кГ/мм2), менее износостойкими до 500° (Н1Х =270 кГ/мм2), что хорошо согласуется с соотношением микротвердости данных образцов.

Зависимость величины весового износа твердых покрытий от пути трения при всех нагрузках имеет аналогичный вид. Такую зависимость износа покрытий от температуры нагрева можно объяснить ростом величины микроискажений и блоков мозаики, изменением микротвердости и структуры.

1. Нагрев покрытий до 300° С устраняет водородную хрупкость и тем самым улучшает их сопротивляемость к изнашиванию.

2. Изменение структуры, твердости и внутренних напряжений в этом случае незначительно, что способствует сохранению основных свойств покрытий и повышению их износостойкости.

3. С целью повышения износостойкости твердых покрытий последние должны подвергаться низкому отпуску при температуре 200—300° с выдержкой при этой температуре в 2 часа.

4. Эффекты 2-го рода (дисперсность, микроискажения) в железных покрытиях имеют большую величину, но обладают малой термической устойчивостью.

5. Низкотемпературный нагрев до 300—400° С приводит к

значительному снижению величины микроискажений и микротвердости покрытий, что может быть использовано для увеличения пластических свойств покрытий.

6. Начальная температура рекристаллизации для покрытий с различными режимами осталивания равна 500—550° С.