2.5.4 Термическая обработка

Термической обработкой для самофлюсующихся сплавов является оплав­ление. При оплавлении уменьшается пористость покрытия, на порядок увеличи­вается прочность сцепления покрытия с основой за счет протекания диффузи­онных процессов между покрытием и подложкой.

Самофлюсующиеся сплавы на никелевой основе имеют низкую тем­пературу плавления (980—1080°С), а наличие в их составе бора и кремния спо­собствует самофлюсованию и хорошей смачиваемости поверхности оплавляе­мого изделия. Самофлюсование происходит за счет раскислителей (кремния и бора), которые при оплавлении связывают кислород, образуя боросиликатные шлаки (В₂Оз, SiCb), легко всплывающие на поверхность покрытия .

С целью оплавления напыляемое покрытие рекомендуется нагревать до температуры, при которой происходит характерное «запотевание» слоя, выра­жающееся в появлении на оплавляемых участках блестящей поверхности.

Перегревать покрытие до полного расплавления не следует, так как в этом случае первичные кристаллы карбидов и боридов хрома переходят в жид­кий раствор и при последующей кристаллизации образуют более грубую струк­туру, ухудшая качество покрытия.

Наличие жидкой фазы — одно из главных условий протекания процесса оплавления. При этом для образования жидкой фазы нет необходимости нагре­вать напыленные самофлюсующимися сплавами покрытия до полного расплавления. При нагреве таких покрытий за счет расплавления легкоплавкой состав­ляющей структуры—эвтектики—жидкая фаза появляется за 100— 150°С до их полного расплавления. В то же время исходные составляющие структуры спла­вов (твердый раствор и карбиды) остаются в твердом состоянии и сохраняют общую целостность покрытий. Возникшая жидкая фаза заполняет образовав­шиеся при напылении поры, обеспечивая диффузию элементов, в результате чего происходит окончательное формирование структуры покрытия. При этом самофлюсующиеся элементы - бор и кремний - диффундируют в основной ме­талл, а железо из основного металла диффундирует в покрытие.

Твердость оплавленных порошковых смесей составляет HRC 49—53 Из­носостойкость в 5 раз превышает износостойкость стали 45, закаленной до твердости HRC 54—56. Сопротивление усталости после оплавления повышает­ся на 20—25%. Прочность сцепления после оплавления достигает 400 МПа. Зо­на перемешивания оплавленного и основного металлов составляет 0,01- 0,05 мм.

Основное требование, которое должно выдерживаться при оплавлении — это равномерный нагрев поверхности детали и слоя покрытия. При этом для ус­пешного протекания диффузионных процессов, в первую очередь, необходимо подвести к детали достаточное количество теплоты.

Оплавление нанесенного покрытия осуществляют посредством индукци­онного, печного или пламенного нагрева. На практике (благодаря простоте и доступности) преимущественно применяют оплавление вручную с помощью газопламенных горелок.

При механизированном процессе для оплавления успешно используют также плазменные горелки. Перед оплавлением принимают меры по защите де­тали от потерь теплоты от конвекции и лучеиспускания, для чего рабочее место оборудуют ограждениями из огнеупорных материалов, кожухами и т. п.

Оплавление можно производить ацетилено-кислородной горелкой типа ГЗУ-2-68 с использованием наконечника № 6 с многопламенным мундштуком нейтральным пламенем непосредственно после напыления [26].

При оплавлении необходимо соблюдать следующий режим:

давление кислорода, Мпа -0,357-0,459;

давление ацетилена, Мпа -0,027-0,065;

расход ацетилена, м³/ч -11,5-13,0;

расход кислорода, м³/ч -10,5-12,5.

Для оплавления покрытия его необходимо нагреть до температуры ин­тервала кристаллизации сплава. Так, для сплава ПС-12ННВК-01 он равен 1030-1045°С. С увеличением температуры количество металла в жидкой фазе увели­чивается и на поверхности напыляемого изделия появляется маслянистый блеск, что характеризует окончание процесса оплавления. Перегрев и полное расплавление сплава недопустимы.

Поверхность оплавленного металла тускнеет при удалении факела горел­ки.

Во избежание появления трещин в оплавленном слое изделия с покрыти­ем после операции «оплавления» должны помещаться в песчаную ванну и оставаться в ней до полного охлаждения.

В нанесенных покрытиях практически всегда присутствуют остаточные напряжения сжатия или растяжения, которые при значительной их величине могут привести к отслаиванию покрытия. Поэтому для повышения надежности таких покрытий целесообразно проводить операцию снятия остаточных напря­жений. Обработку проводят при общем нагреве напыленного изделия в печи до температуры 600-700°С, поскольку при меньших температурах процесс релак­сации напряжений протекает недостаточно активно.