satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2017-16-3-249-255sat-1013Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ ИЗ ДИФФУЗИОННО-ЛЕГИРОВАННОЙ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ, ПОЛУЧЕННЫХ ПЛАЗМЕННЫМ НАПЫЛЕНИЕМ И ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКОЙINVESTIGATION ON WEAR-RESISTANT COATINGS FROM DIFFUSION-ALLOYED AUSTENITIC STEEL OBTAINED BY PLASMA SPRAYING AND SUBSEQUENT LASER PROCESSINGДевойноО. Г.DevoinoO. G.

Доктор технических наук, профессор

Professor, PhD in Engineering

ПантелеенкоА. Ф.PanteleenkoA. F.

Адрес для переписки:  Пантелеенко Алексей Федорович  – Белорусский национальный технический университет, ул. Я. Коласа, 12, 220013, г. Минск. Тел.: +375 17 292-81-85   mvm@bntu.by

Address for correspondence:  Panteleenko Аleksey F. – Belarusian National Technical University, 12 Ya. Kolasа str., 220013, Minsk, Republic of Belarus. Tel.: +375 17 292-81-85   mvm@bntu.by

mvm@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201726052017163249255Copyright © Девойно О.Г., Пантелеенко А.Ф., 20172017Девойно О.Г., Пантелеенко А.Ф.Devoino O.G., Panteleenko A.F.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/1013

Проведено исследование износостойких покрытий из диффузионно-легированной аустенитной стали, полученных плазменным напылением и последующей лазерной обработкой. Общеизвестно, что большинство деталей машин и оборудования выходит из строя в результате изнашивания поверхностного слоя. Применение диффузионно-легированного порошка ПР-Х18Н9 на основе аустенитной стали при использовании комбинированной технологии, включающей плазменное напыление и лазерное оплавление, позволяет получать качественные покрытия с высокими эксплуатационными характеристиками. Покрытие обладает гомогенной структурой с характерным дисперсным, мелкодендритным строением. При использовании различных режимов борирования порошка и лазерной обработки возможно управление пористостью (0,23–4,70 %), так как данный фактор является «наследуемым» параметром и на него влияют не только характеристики лазерной обработки, но и время борирования порошка. Установлено, что наименьшие деформации, а значит и внутренние напряжения, образуются в покрытии в случае применения самофлюсующегося диффузионно-легированного в течение 3 ч порошка. Выявлено, что для удельной энергии 100–300 Дж/мм2 вне зависимости от времени борирования наблюдается резкое увеличение микротвердости на глубине 150–400 мкм от поверхности. Покрытия могут быть успешно применены в промышленности, так как требуемая после лазерного оплавления механическая обработка деталей не ухудшит эксплуатационные характеристики при снятии менее твердого слоя покрытия. Испытания деталей в условиях сухого трения скольжения без смазки показали рост износостойкости в 3–3,2 раза при сохранении коррозионной стойкости

The paper describes investigations on wear-resistant coatings from diffusion-alloyed austenitic steel obtained while using plasma spraying and subsequent laser processing. It is common knowledge that majority of machine parts and equipment has been out of service due to wear of surface layer. Application of diffusion-alloyed powder ПР-Х18Н9 based on austenitic steel while using combined technology including plasma spraying and laser infusion makes it possible to obtain qualitative coatings with high operational characteristics. The coating has a homogeneous structure with characteristic dispersive finely-dendrite formation. While using various powder boronizing modes and laser processing it is possible to control a porosity  (0,23–4,70 %) because the given factor is considered as an inherited parameter and it is influenced not only by laser processing characteristics but by powder boronizing time. It has been established that  the least deformations and internal stresses are formed in the coating in the case when self-fluxing diffusion-alloyed powder has been applied for 3 hours.  It has been revealed that there is a sharp increase in micro-hardness at the depth of 150-400 µm from the surface for a specific energy of 100-300 J/mm2 regardless of boronizing time. Coatings can be successfully applied in industry because after laser infusion the required mechanical processing of parts will not worsen operational characteristics when less hard coating layer is removed. Tests of parts under conditions of dry sliding friction without lubrication  have shown an increase of wear-resistance by 3.0-3.2-fold while preserving corrosion-resistance.

диффузионно-легированный порошокплазменное напылениелазерная обработканапряжениядеформацииизносостойкостьdiffusion-alloyed powderplasma sprayinglaser processingstressesdeformationswear resistanceReferencesХасуи, А. Наплавка и напыление / А. Хасуи, О. Моригаки; пер. с япон. В. Н. Попова; под ред. В. С. Степина, Н. Г. Шестеркина. М.: Машиностроение, 1985. 240 с.Hasui ?., Morigaki ?. (1985) Surfacing and spraying. Moscow, Mashinostroyenie Publ. 240 (in Russian).Восстановление деталей машин: справочник / Ф. И. Пантелеенко [и др.]; под ред. В. П. Иванова. М.: Машиностроение, 2003. 672 с.Panteleenko F. I., Lyalyakin V. P., Ivanov V. P., Konstantinov V. M. (2003) Reconditioning of machine parts: Reference Book. Moscow, Mashinostroyenie. 672 (in Russian).Витязь, П. А. Основы нанесения износостойких, коррозионностойких и теплозащитных покрытий / П. А. Витязь, А. Ф. Ильющенко, А. И. Шевцов. Минск: Бел. наука, 2006. 363 с.Vityaz P. A., Ilyushchenko A. F., Shevtsov A. I. (2006) Fundamentals of wear-resistant, corrosion-resistant and thermal protection coating depositions. Minsk, Belaruskaya Nauka Publ. 363 (in Russian).Износостойкие газотермические покрытия из диффузионно-легированных порошков на основе чугунной стружки / В. М. Константинов [и др.]; под ред. Ф. И. Пантелеенко. Минск: Технопринт, 2005. 146 с.Panteleenko F. I., Konstantinov V. M., Spiridonov N. V., Devoino O. G., Avsievich A. M. (2005) Wear-resistant gas-thermal coatings from diffusion-alloyed powder based on cast-iron chips. Minsk, Tekhnoprint Publ. 146 (in Russian).Теория и практика нанесения защитных покрытий / П. А. Витязь [и др.]. Минск: Белар. навука, 1998. 583 с.Vityaz' P. A., Ivashko V. S., Il'yushchenko A. F., Shevtsov A. I., Manoilo E. D. (1998) Theory and practice for protective coating deposition. Minsk, Belaruskaya Nauka Publ. 583 (in Russian).Ильющенко, А. Ф. Высокоэнергетическая обработка плазменных покрытий / А. Ф. Ильющенко, В. А. Оковитый, А. И. Шевцов; под общ. ред. А. Ф. Ильющенко. Минск: Бестпринт, 2007. 246 с.Ilyushchenko A. F., Okovity V. A., Shevtsov A. I. (2007) High-energy processing of plasma coatings. Minsk, Bestprint Publ. 246 (in Russian).Григорьянц, А. Г. Основы лазерной обработки материалов / А. Г. Григорьянц. М.: Машиностроение, 1989. 304 с.Grigoriants A. G. (1989) Fundamental of Laser Materials Processing. Moscow, Mashinostroyenie. 304 (in Russian).Parallel Laser Melted Tracks: Effects on the Wear Behaviour of Plasma-Sprayed Ni-Based Coatings / D. Felgueroso [et al.] // Wear. 2008. Vol. 264. Р. 257–263.Felgueroso D., Vijande R., Cuetos J. M., Tucho R., Hernández A. (2008) Parallel Laser Melted Tracks: Effects on the Wear Behaviour of Plasma-Sprayed Ni-Based Coatings. Wear, 264 (3-4), 257–263. DOI: 10.1016/j.wear.2007.03.015Способ получения самофлюсующегося порошка: пат. 17321 Респ. Беларусь, B22F 1/02, C23C 8/70 / В. А. Оковитый, Ф. И. Пантелеенко, О. Г. Девойно, А. Ф. Пантелеенко, В. В Оковитый; дата публ.: 30.06.2013.Okovity V. A., Panteleenko F. I., Devoino O. G., Panteleenko A. F., Okovity V. V. (2013) Method for obtaining self-fluxing powder. Patent Republic of Belarus no. 17321(in Russian).Пантелеенко, А. Ф. Композиционные покрытия, полученные высокоэнергетическими методами / А. Ф. Пантелеенко, О. Г. Девойно; под ред. В. В. Клубовича // Перспективные материалы и технологии. Витебск: ВГТУ, 2013. С. 587–607.Panteleenko A. F., Devoino O. G., Klubovich V. V. (2013) Composite coatings obtained while using high-energy methods. Non-conventional materials and technologies. Vitebsk, Vitebsk State Technological University, 587–607 (in Russian).Пантелеенко, А. Ф. Исследование морфологии и микроструктуры покрытий из диффузионно-легированного порошка ПР-Х18Н9, полученных плазменным напылением с последующим лазерным модифицированием / А. Ф. Пантелеенко // Вестник БрГТУ. Серия «Машиностроение». 2012. № 4. С. 37–39.Panteleenko A. F. (2012) The examination of morphology and microstructure of coatings made of diffusion-alloyed powder ??-?18?9 received with plasma spraying and subsequent laser modification. Vestnik BrGTU. Ser. Mashinostroenie [Brest State Technical University. Bulletin. Series “Mechanical Engineering”], (4), 37–39 (in Russian).Таран, Ю. Н. Структура эвтектических сплавов / Ю. Н. Таран, В. Н. Мазур. М.: Металлургия, 1978. 312 с.Taran Yu. N., Mazur V. N. (1978) Structure of eutectic alloys. Moscow, Metallurgiya Publ. 312 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.