Purpose. Development of multi-alloyed filler for abrasive wear-resistant composites. Methodology. The methods of microstructural, X-ray and energy-dispersive X-ray analyses were used to achieve research purpose. Micro-mechanical properties of structural constituents and abrasive wear-resistance of composites were determined. Findings. The complete dissolution of chromium and vanadium in the borides of Fe2В and FeВ that are initial structural constituents of Fe–В–С peritectic alloys has been established. These elements primarily dissolve in iron monoboride. Dissolution of molybdenum and niobium is not practically observed. As a result the phases of Мо2В, Мо2(В,С) or NbВ2 can be seen in the structure. Alloying with chromium and vanadium increases compression strength and crack resistance coefficient, but that with molybdenum and niobium enhances total microhardness and hardness of the alloys. Structure formation of the interfaces between the filler and the binder of the composites based on МNМts 20-20 binder is governed by dissolution and diffusion processes when multi-alloyed (Fe–В–С) alloy is applied as filler of the composites. The phase and the structural composition of contact interaction zones canbe explained by re-crystallization of the filler surface layers after dissolution caused by contact with the molten binder. Consequently the macroheterogeneous structure of the composites is free of defects and strong adhesion between the filler and the binder is assured. Contact interaction intensity can be controlled by the choice of temperature-and-time infiltration regimes. Originality. The peculiarities in the formation of structure and properties of Fe2В- and FeВ-based solid solutions observed in the structure of the Fe–В–С peritectic alloys were investigated that allowed us to recommend composition of multicomponent alloy to be applied as filler of (Cu–Ni–Mn)-matrix macroheterogeneous composites. Practical value. Owing to multiple alloying of the filler based on Fe–В–С peritectic alloy with chromium, vanadium, molybdenum and niobium the abrasive wear resistance of composite coatings can be compared with that of tungsten-containing coatings, which ensures saving of expensive and deficient materials.

    Цель. Исследования, проведенные в работе, направлены на разработку состава комплексно легированного сплава-наполнителя абразивно-стойких композиционных материалов. Методика. Для достижения поставленной цели использованы методы микроструктурного, рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализов. Определены микродюрометрические характеристики структурных составляющих и абразивная износостойкость композиционных материалов. Результаты. Установлена полная растворимость хрома и ванадия в боридах железа Fe2В и FeВ, являющихся исходными структурными составляющими перитектических сплавов Fe–В–С. Эти элементы преимущественно растворяются в монобориде железа. Растворимость молибдена или ниобия ничтожна мала. Они образуют в структуре сплавов самостоятельные фазы Мо2В, Мо2(В, С) или NbВ2. Легирование хромом и ванадием увеличивает прочность на сжатие и коэффициент трещиностойкости фаз, а молибденом или ниобием – общую микротвердость и твердость сплавов. При использовании сплава-наполнителя Fe–В–С, комплексно легированного вышеперечисленными элементами, в составе композиционных материалов со связкой МНМц 20-20 структурообразование границ раздела между наполнителем и расплавленной связкой определяется протеканием процессов растворения и диффузии. Фазовый и структурный состав зон контактного взаимодействия объясняется перекристаллизацией поверхностных слоев наполнителя после растворения, вызванного контактом с расплавленной связкой. В результате формируется бездефектная макрогетерогенная структура композиционных материалов и обеспечивается надежная адгезия наполнителя и связки. Интенсивностью процессов контактного взаимодействия можно управлять путем выбора температурно-временных режимов пропитки. Научная новизна. Исследованы закономерности формирования структуры и свойств твердых растворов на основе боридов Fe2В и FeВ, образующихся в структуре перитектических сплавов Fe–В–С, что позволило рекомендовать состав комплексно легированного сплава для использования в качестве наполнителя макрогетерогенных композиционных материалов с мельхиоровой матрицей. Практическая значимость. За счет комплексного легирования перитектического сплава-наполнителя Fe–В–С хромом, ванадием, молибденом и ниобием достигается абразивная износостойкость композиционных покрытий, сравнимая с износостойкостью вольфрамсодержащих покрытий, что позволяет обеспечить экономию дорогостоящих и дефицитных материалов. 

    Мета. Дослідження, проведені в роботі, направлені на розробку складу комплексно легованого сплавунаповнювача абразивно-стійких композиційних матеріалів. Методика. Для досягнення поставленої мети застосовано методи мікроструктурного, рентгеноструктурного та мікрорентгеноспектрального аналізів. Визначено мікродюрометричні характеристики структурних складових та абразивну зносостійкість композиційних матеріалів. Результати. Встановлено повну розчинність хрому та ванадію в боридах заліза Fe2В і FeВ, що є вихідними структурними складовими перитектичних сплавів Fe–В–С. Ці елементи переважно розчиняються в монобориді заліза. Розчинність молібдену або ніобію нехтовно мала. Вони утворюють у структурі сплавів самостійні фази Мо2В, Мо2(В, С) або NbВ2. Легування хромом і ванадієм збільшує міцність на стиск і коефіцієнт тріщиностійкості фаз, а молібденом або ніобієм – загальну мікротвердість і твердість сплавів. У разі застосування сплаву-наповнювача Fe–В–С, комплексно легованого вищевказаними елементами, у складі композиційних матеріалів зі зв’язкою МНМц 20-20 механізм структуроутворення границь поділу між наповнювачем і розплавленою зв’язкою визначає проходження процесів розчинення та дифузії. Фазовий і структурний склад зон контактної взаємодії пояснюється перекристалізацією поверхневих шарів наповнювача після розчинення, викликаного контактом із розплавленою зв’язкою. У результаті спостерігається бездефектна макрогетерогенна структура композиційних матеріалів і забезпечується надійна адгезія наповнювача й зв’язки. Інтенсивністю процесів контактної взаємодії можна управляти шляхом вибору температурно-часових режимів просочення. Наукова новизна. Досліджено закономірності формування структури та властивостей твердих розчинів на основі боридів Fe2В і FeВ, які утворюються у структурі перитектичних сплавів Fe–В–С, що дозволило рекомендувати склад комплексно легованого сплаву для застосування в якості наповнювача макрогетерогенних композиційних матеріалів із мельхіоровою матрицею. Практична значимість. За рахунок комплексного легування перитектичного сплаву-наповнювача Fe–В–С хромом, ванадієм, молібденом і ніобієм можна досягти абразивну зносостійкість композиційних покриттів, порівняну зі зносостійкістю вольфрамвмістних покриттів, що дозволяє забезпечити економію дефіцитних матеріалів підвищеної вартості. 


    Access

    Download


    Export, share and cite



    Title :

    DEVELOPMENT OF (Fe–B–C)-BASED FILLER FOR WEAR-RESISTANT COMPOSITE COATINGS.
    РАЗРАБОТКА СОСТАВА НАПОЛНИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ СПЛАВА Fe–B–C ДЛЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ.
    РОЗРОБКА СКЛАДУ НАПОВНЮВАЧА НА ОСНОВІ СПЛАВУ Fe–B–C ДЛЯ ЗНОСОСТІЙКИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ ПОКРИТТІВ


    Contributors:


    Publication date :

    2014-12-11


    Remarks:

    Science and Transport Progress ; No. 6(54) (2014); 104-112



    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Electronic Resource


    Language :

    Russian