Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ГРАДИЕНТНАЯ СТРУКТУРА СЛОЯ, НАПЛАВЛЕННОГО НА СТАЛЬ HARDOX 450 ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ СИСТЕМЫ Fe –С–Cr–Nb–W И МОДИФИЦИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКОЙ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-4-313-318

Полный текст:

Аннотация

В последние годы внимание исследователей в области физического материаловедения сосредоточено на изучении наплавки композиционных покрытий, упрочненных частицами карбидов, боридов и других высокотвердых фаз. Основным фактором, определяющим эксплуатационные свойства наплавленных слоев, является фазовый состав материала покрытий. Для обоснованного выбора материала покрытий, соответствующего условиям экстремальной эксплуатации, высоких нагрузок, абразивного изнашивания, необходимо проведение подробных исследований их свойств и структуры. В настоящей работе методами современного физического материаловедения исследованы структурно-фазовые состояния и трибологические свойства покрытия, наплавленного на мартенситную низкоуглеродистую сталь Hardox  450 порошковой проволокой системы Fe – С – Cr – Nb – W и модифицированного путем последующей электронно-пучковой обработки в  различных режимах. Параметры пучка электронов на первом этапе: плотность энергии пучка электронов в импульсе ES  =  30  Дж/см2, длительность импульсов τ = 200 мкс, количество импульсов N = 20; на втором этапе: ES = 30 Дж/см2, τ = 50 мкс, N = 1. Режимы облучения выбраны исходя из результатов расчета температурного поля, формирующегося в поверхностном слое материала при облучении в  одноимпульсном режиме. Показано, что электронно-пучковая обработка наплавленного слоя толщиной приблизительно 5 мм приводит к формированию модифицированного поверхностного слоя толщиной около 20 мкм, основными фазами которого являются α-железо и карбид NbC, в  незначительном количестве присутствуют карбиды составов Fe3C и Me6C (Fe3W3C). Основным отличием модифицированного путем электронно-пучковой обработки поверхностного слоя от немодифицированного объема наплавки являются морфология и размеры включений вторых фаз. В модифицированном слое наплавки включения имеют меньшие размеры и расположены в виде тонких прослоек по границам зерен. В немодифицированной наплавке основным морфологическим типом включений являются частицы ограненной формы, хаотически расположенные в объеме зерна. После электронно-пучковой обработки износостойкость наплавленного слоя возрастает более чем в 70 раз по отношению к износостойкости стали Hardox 450, а коэффициент трения существенно снижается (примерно в три раза).

Об авторах

В. Е. Громов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. В.М. Финкеля


В. Е. Кормышев
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
инженер кафедры естественнонаучных дисциплин им. В.М. Финкеля


А. М. Глезер
Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина
Россия
д.ф-м.н., профессор, директор института металловедения и физики металлов им. Г.В. Курдюмова


С. В. Коновалов
Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева
Россия
д.т.н., профессор, заведующий кафедрой технологии металлов и авиационного материаловедения


Ю. Ф. Иванов
Институт сильноточной электроники СО РАН; Национальный исследовательский Томский государственный университет
Россия
д.ф.-м.н., профессор, ведущий научный сотрудник


Список литературы

1. Mendez P.F., Barnes N., Bell K., Borle S.D., Gajapathi S.S., Guest S.D., Izadia H., Gola A.K., Wood G. Welding processes for wear resistant overlays // J. Manuf. Process. 2014. Vol. 16. P. 4 – 25.

2. Thorpe W.R., Chicco B. On the formation of duplex eutectic carbides in commercially important white irons // Mater. Sci. Eng. 1981. Vol. 51. P. 11 – 19.

3. Randle V., Laird G. Microtexture Study of Eutectic Carbides in White Cast Iron Using Electron Backscatter Diffraction // J. Mater. Sci. 1993. Vol. 28. P. 4245 – 4249.

4. Pearce J.T.H., Elwell D.W.L. Duplex Nature of Eutectic Carbides in Heat Treated 30 % Chromium Cast Iron // J. Mater. Sci. Lett. 1986. Vol. 5. P. 1063 – 1064.

5. Wiengmoon A., Chairuangsri T., Brown A., Brydson R., Ed-monds D.V., Pearce J.T.H. Microstructural and crystallographical study of carbides in 30 wt. % Cr cast irons //Acta Mater. 2005. Vol. 53. P. 4143 – 4154.

6. Chen Xizhang, Shen Zheng, Chen Xing, Lei Yucheng, Huang Qunying. Corrosion behavior of CLAM steel weldment in flowing liquid Pb-17Li at 480 °С // Fusion Engineering and Design. 2011. Vol. 86. No. 12. P. 2943 – 2948.

7. Chen Xizhang, Fang Yuanyuan, Li Peng, Yu Zhenzhen, Wu Xiao-dong, Li Dongsheng. Microstructure, residual stress and mechanical properties of a high strength steel weld using low transformation temperature welding wires // Materials & Design. 2015. Vol. 65. P. 1214 – 1221.

8. Коновалов С.В., Кормышев В.Е., Иванов Ю.Ф., Тересов А.Д. Электронно-пучковая модификация упрочненного слоя, сформированного на стали Hardox 450 электроконтактной наплавкой проволоки системы Fe-С-V-Cr-Nb-W // Письма о материалах. 2016. Т. 6. № 4. С. 350 – 354.

9. Marquez-Herrera A., Fernandez-Munoz J.L., Zapata-Torres M. et al. Fe2B coating on ASTM A-36 steel surfaces and its evaluation of hardness and corrosion resistance // Surface and Coatings Technology. 2014. Vol. 254. P. 433 – 439.

10. Zahiri R., Sundaramoorthy R., Lysz P., Subramanian C. Hardfacing using ferro-alloy powder mixtures by submerged arc welding // Surface and Coatings Technology. 2014. Vol. 260. P. 220 – 229.

11. Li R., Zhou Z., He D. et al. Microstructure and high temperature corrosion behavior of wire-arc sprayed FeCrSiB coating // Journal of Thermal Spray Technology. 2015. Vol. 24. No. 5. P. 857 – 864.

12. Kapralov E.V., Raikov S.V., Budovskikh E.A., Gromov V.E., Vaschuk E.S., Ivanov Yu.F. Structural phase states and properties of coatings welded onto steel surfaces using powder // Bulletin of the Russian academy of sciences. Physics. 2014. Vol. 78. No. 10. P. 1015 – 1021.

13. Громов В.Е., Капралов Е.В., Райков С.В., Иванов Ю.Ф., Будовских Е.А. Структура и свойства износостойких покрытий, наплавленных электродуговым методом на сталь порошковыми проволоками // Успехи физики металлов. 2014. Т. 15. № 4. С. 213 – 234.

14. Konovalov S.V., Kormyshev V.E., Gromov V.E., Ivanov Y.F., Kapralov E.V., Semin A.P. Formation features of structure-phase states of Cr–Nb–C–V containing coatings on martensitic steel // Journal of Surface Investigation. 2016. Vol. 10. No. 5. P. 1119 – 1124.

15. Berns H., Fischer A. Microstructure of Fe-Cr-C Hardfacing alloys with additions of Nb, Ti and B // Mater. Charact. 1997. Vol. 39. P. 499 – 527.

16. Berns H., Fischer A. Abrasive wear resistance and microstructure of Fe-Cr-C-B hard surfacing weld deposits // Wear. 1986. Vol. 112(2). P. 163 – 180.

17. Yüksel N., Şahin S. Wear behavior–hardness–microstructure relation of Fe-Cr-C and Fe-Cr-C-B based hardfacing alloys // Materials & Design. 2014. Vol. 58. P. 491 – 498.

18. Venkatesh B., Sriker K., Prabhakar V.S.V. Wear characteristics of hardfacing alloys: state-of-the-art // Procedia Materials Science. 2015. Vol. 10. P. 527 – 532.

19. Gualco A., Marini C., Svoboda H., Surian E. Wear resistance of Fe-based nanostructured hardfacing // Procedia Materials Science. 2015. Vol. 8. P. 934 – 943.

20. Teker T., Karatas S., Osman Yilmaz S. Microstructure and wear рrо-реrtiеs of AISI 1020 steel surface modified bу HARDOX 450 and FеВ powder mixture // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2014. Vol. 50. No. 1. Р. 94 – 103.

21. Малыш В.М., Сорока М.М. Электрическая сварка. – Киев: Тех-ніка, 1986. – 111 c.

22. Коваль Н.Н., Иванов Ю.Ф. Наноструктурирование поверхности металлокерамических и керамических материалов при импульсной электронно-пучковой обработке // Известия вузов. Физика. 2008. Т. 51. № 5. С. 60 – 70.

23. Эволюция структуры поверхностного слоя стали, подвергнутой электронно-ионно-плазменным методам обработки / Под ред. Н.Н. Коваля, Ю.Ф. Иванова. – Томск: Изд-во НТЛ, 2016. – 304 с.


Для цитирования:


Громов В.Е., Кормышев В.Е., Глезер А.М., Коновалов С.В., Иванов Ю.Ф. ГРАДИЕНТНАЯ СТРУКТУРА СЛОЯ, НАПЛАВЛЕННОГО НА СТАЛЬ HARDOX 450 ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ СИСТЕМЫ Fe –С–Cr–Nb–W И МОДИФИЦИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКОЙ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2018;61(4):313-318. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-4-313-318

For citation:


Gromov V.E., Kormyshev V.E., Glezer A.M., Konovalov S.V., Ivanov Y.F. GRADIENT STRUCTURE OF THE LAYER FACED ON HARDOX 450 STEEL WITH Fe –С–Cr–Nb–W POWDER WIRE AND MODIFIED BY ELECTRON BEAM PROCESSING. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2018;61(4):313-318. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-4-313-318

Просмотров: 176


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)