Аннотация
С развитием научно‒технологического прогресса изменились требования, предъявляемые к надёжности (повышению срока службы) узлов и деталей конструкций. Элементы машин, сделанные из высокоуглеродистой марганцевой стали, подвергаются износу, что может приводить к повышению затрат. Широко известно, что значительному износу подвержены конструкции, состоящие из стали 76, ГОСТ 51045‒97. С помощью модификации поверхностного слоя с применением лазерной наплавки и последующего оплавления появляется возможность, путем активного перемешивания и скоростного затвердевания, происходящего при оплавлении, не только гомогенизировать структуру, но и реализовывать процессы закалки приповерхностных слоев наиболее нагруженных (уязвимых) зон. Используя методы CALPHAD в программном пакете TermoCalc (номер версии программного обеспечения 2024.1.132110‒55) было проведено моделирование влияния нанесённого защитного покрытия (AlTiZrVNb) с последующим оплавлением, на изменение фазового состава и распределение элементов на внешнем кристаллическом слое основы. Для проведения расчетов был выбран сплав состава Al31.17Ti18.55Zr1.56V27.53Nb21.19. При воздействии лазерного излучения на наплавленное покрытие, наблюдается активное взаимодействие компонентов покрытия с основным металлом (железом), вследствие чего образуется модифицированный верхний слой, содержащий в себе новые фазы с железом в составе. В связи с этим, при помощи математического моделирования, методом Шейла определены скорости кристаллизации и фазы, образующиеся при охлаждении в сплавах находящихся в части верхнего строения пути после процесса оплавления: Al31.17Ti18.55Zr1.56V27.53Nb21.19, Al29.61Ti17.62Zr1.48V26.15Nb20.13Fe5.00, Al28.05Ti16.70Zr1.40V24.78Nb19.07Fe10.00, Al26.49Ti15.77Zr1.33V23.40Nb18.01Fe15.00, Al24.94Ti14.84Zr1.25V22.02Nb16.95Fe20.00, Al23.38Ti13.91Zr1.17V20.65Nb15.89Fe25.00, Al21.82Ti12.99Zr1.09V19.27Nb14.83Fe30.00, Al20.26Ti12.06Zr1.01V17.89Nb13.77Fe35.00, Al24.94Ti14.84Zr1.25V22.02Nb16.95Fe40.00, Al15.59Ti9.28Zr0.78V13.77Nb10.60Fe50.00, Al15.59Ti9.28Zr0.78V13.77Nb10.60Fe60.00. С помощью расчетных методов описан процесс кристаллизации полученных составов от 1600 до 500 °С. При исследовании процесса затвердевания, для всех составов определено, что благоприятным для формирования покрытия хорошего качества является содержание железа в покрытии порядка 10–25 ат.%, так как при этих концентрациях материал находится в однофазной области.