к.т.н, доцент, старший научный сотрудник
654007, Кемеровская область – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor, Senior Researcher
Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass
д.т.н, доцент, главный научный сотрудник
654007, Кемеровская область – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Dr. Sci. (Eng.), Assist. Professor, Chief Researcher
Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass
начальник углеобогатительной фабрики
654043, Кемеровская область – Кузбасс, Новокузнецк, шоссе Космическое, 16
Head of Coal Enrichment Plant
Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass
д.т.н, доцент, профессор кафедры естественнонаучных дисциплин им. проф. В.М. Финкеля
654007, Кемеровская область – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Dr. Sci. (Eng.), Assist. Professor, Professor of the Chair of Science named after V.M. Finkel
Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass
College of Mechanical and Electrical Engineering, PhD, Professor
Wenzhou, 325024
Institute of Laser and Optoelectronic Intelligent Manufacturing, PhD, Professor
Wenzhou
Исследовано влияние плазменной наплавки и последующего высокотемпературного отпуска на морфологию поверхности и э ментный состав наплавленных покрытий из хромовольфрамовой стали высокой твердости типа стали Р18, дополнительно легированной алюминием и азотом (0,86 % С; 4,84 % Cr; 17,0 % W; 5,40 % Mo; 0,50 % V; 0,65 % Al; 0,06 % N). В качестве основного металла использовали сталь 30ХГСА с высокими механическими свойствами. Особенностью проведенной наплавки явилось применение низкотемпературного предварительного и сопутствующего подогрева, а также термического цикла наплавки. Цикл наплавки состоял из трех основных стадий: первая стадия наплавки обеспечивала ограниченное время нагрева и повышенную скорость охлаждения в области высоких температур, предотвращала рост зерна и распад аустенита с образованием равновесных низкопрочных структур; вторая стадия – нахождение наплавленного металла в аустенитном состоянии; третья стадия – получение наплавленного металла с низкой склонностью к образованию трещин. Методом растровой электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа исследованы морфология поверхности и элементный состав покрытий в двух состояниях: непосредственно после наплавки; в состоянии после наплавки и высокотемпературного отпуска. Установлено, что в первом случае основная часть поверхности материала представляет собой перлитные зерна. В стыках и по границам зерен располагается цементит сложного состава и соединения на основе железа, вольфрама и молибдена переменного состава (Fe4W2N, FeWN2 и Fe4W2C). Присутствуют также твердые растворы на основе алюминия и, возможно, фаза AlN. Высокотемпературный отпуск приводит к увеличению твердости, изменению формы и размера зерен, количественному изменению элементного состава и равномерному распределению легирующих элементов по объему материала. Показано, что предложенный способ плазменной наплавки с высокотемпературным отпуском обеспечивает все основные требования к поверхности рабочих валков холодной прокатки, что подтверждают результаты испытаний партии наплавленных валков.
The authors have studied the effect of plasma surfacing and s sequent high-temperature tempering on surface morphology and elemental composition of deposited coatings of high hardness chrome tungsten steel, such as R18, additionally alloyed with aluminum and nitrogen (0.86 % C; 4.84 % Cr; 17.0 % W; 5.40 % Mo; 0.50 % V; 0.65 % Al; 0.06 % N). 30KhGSA steel, which has a complex of high mechanical properties, is used as the base metal. Specific feature of the surfacing was low-temperature preliminary and concurrent heating, as well as thermal deposition cycle, consisting of three main stages. At the first stage with limited heating time and increased cooling rate at high temperatures, grain growth and decomposition of austenite was prevented with formation of equilibrium low-strength structures. At the second stage deposited metal stayed in austenitic state. At the third one, the deposited metal with low tendency to crack has been obtained. Using the method of scanning electron microscopy and X-ray spectral microanalysis, surface morphology and elemental composition of the coatings were studied in two states: immediately after surfacing and in state after surfacing and high-temperature tempering. It has been established that in the first case, the main part of material surface is pearlite grains. At the joints and along grain boundaries, cementite of complex composition and compounds based on iron, tungsten and molybdenum, of variable composition (Fe4W2N, FeWN2 and Fe4W2C) are located. Solid solutions based on aluminum and, possibly, the AlN phase also present. High temperature tempering leads to hardness increase, change in shape and size of grains, quantitative change in elemental composition, and uniform distribution of alloying elements over the volume of material. The proposed method of plasma surfacing with high temperature tempering provides all the basic requirements for the surface of working rolls of cold rolling, which is confirmed by test results of the batch of deposited rolls.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.