УДК 621.785

Д. В. Гоголєва, О.Т. Сердітов, к.т.н., доцент

Національний технічний університет України  «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кавітаційна стійкість карбідних покриттів.

У потоці рідини що контактує з поверхнею виробів, при певних гідродинамічних умовах спостерігається порушення його суцільності, пов'язане з розвитком кавітації, тобто з появою порожнин, каверн, бульбашок [1]. Подальше захлопування бульбашок супроводжується виникненням сильного гідравлічного удару, багаторазове повторення якого призводить до руйнування поверхні виробів. Значно підвищити кавітаційну стійкість сталевих виробів можна за рахунок створення на їх поверхні високоміцних і корозійностійких захисних шарів, до числа яких слід віднести карбідні покриття.

Кавітаційний вплив на досліджувані зразки здійснювався за допомогою ультразвукового  перетворювача  з частотою 22 кГц і вихідною потужністю 0,5 кВт. Амплітуда коливання зразків становила 1-10 мкм. Площа кавітаційної поверхні дорівнювала 0,01 м². Критеріями кавітаційної стійкості зразків з покриттями була втрата їх маси при проведенні випробувань, яку оцінювали через кожні 15 хв. Загальна тривалість випробувань становила 5-10 годин.

В роботі вивчали кавітаційну стійкість сталі 20, сталі 45 і сталі У8 з покриттями на основі карбідів титану та ванадію. В результаті нанесення карбідних покриттів кавітаційна стійкість сталі істотно зростає [2]. Це пов'язано з тим, що карбідні покриття, маючи високу мікротвердість і міцність мають незначну мікропористість. Покриття на основі карбіду ванадію мають мінімальну мікропористість і найбільш ефективно захищають поверхню сталей від кавітаційного руйнування в порівнянні з карбідом титану.

При кавітаційному впливі протягом першої години втрати маси зразків вуглецевих сталей з покриттям і без покриття незначні. Це пов'язано з тим, що в початковий момент проведення випробувань поверхня вуглецевих сталей значно зміцнюється за рахунок гідравлічних ударів. Після закінчення 1-2 годин спостерігається інтенсивне руйнування сталей. В результаті гідравлічних ударів на поверхні зносу з’являються каверни, зафіксувати які можна неозброєним оком. При кавітаційному впливі на поверхню сталей з карбідними покриттями сліди руйнування візуально не виявляються навіть після випробувань протягом 2-4 годин.

Кавітаційна стійкість карбідних покриттів багато в чому визначається їх текстурою. Максимальною кавітаційною стійкістю володіють незначно текстуровані покриття, до яких відносяться карбіди титану і ванадію. Це пов'язано з тим, що поширення тріщин відбувається по межах стовбчастих кристалів вглиб практично без перешкод. При відсутності текстури, в напрямку, нормальному до поверхні зразка, розповсюдження тріщин ускладнено і знеміцнення обмежується лише кількома карбідними зернами, які не мають безпосереднього виходу до границь розділу покриття - матриця.

Список використаних джерел

1. Соловых Е. К. Технология развития технологического поверхнастного упрочнения в машиностроении: / Монография / Е. К. Соловых. – Кировоград: КОД. – 2012. – 92с.

2. Хижняк В. Г., Пономарин Ю. М., Курило Н. А., Медова Н. Ю. Дифузионные покрытия на основе карбидов Ti, V и Cr на стали 98А // Современная электрометаллургия – 2007. — N4 – с. 30-33.