Разработка порошковой проволоки для наплавки деталей, работающих в условиях износа

Разработана и исследована порошковая проволока для наплавки абразивно-изнашивающихся изделий системы Fe - C - Si - Mn - Cr -- Ni - Mo типа А по классификации МИС. Исследования в лабораторных условиях осуществляли по следующей схеме: многослойную наплавку образцов проводили с предварительным подогревом пластин до 350 °С и последующим (после наплавки) замедленным охлаждением. Наплавку осуществляли сварочным трактором ASAW-1250 с использованием изготовленной порошковой проволоки на пластины из стали 09Г2С в шесть слоев. В состав проволоки взамен аморфного углерода вводили углеродфторсодержащую пыль, содержащую: 21 - 46 % Al₂O₃ ; 18 - 27 % F; 8 - 15 % Na₂O; 0,4 - 6,0 % K₂O; 0,7 - 2,3 % CaO; 0,5 - 2,5 % SiO₂ ; 2,1 - 3,3 % Fe₂O₃ ; 12,5 - 30,2 % Собщ; 0,07 - 0,90 % MnO; 0,06 - 0,90 % MgO; 0,09 - 0,19 % S; 0,10 - 0,18 % P. В качестве наполнителя использовали порошкообразные материалы: порошок железа марки ПЖВ1 по ГОСТ 9849 - 86, порошок ферросилиция марки ФС 75 по ГОСТ1415 - 93, порошок высокоуглеродистого феррохрома марки ФХ900А по ГОСТ 4757 - 91, порошок углеродистого ферромарганца ФМн 78(А) по ГОСТ 4755 - 91, порошок никеля ПНК-1Л5 по ГОСТ 9722 - 97, порошок ферромолибдена марки ФМо60 по ГОСТ 4759 - 91, порошок феррованадия марки ФВ50У 0,6 по ГОСТ 27130 - 94, порошок кобальта ПК-1У по ГОСТ 9721 - 79, порошок вольфрамовый ПВН ТУ 48-19-72 - 92. Исследования наплавленного слоя показали, что в полученных пределах углерод, хром, молибден, никель, марганец и в незначительной мере ванадий одновременно увеличивают твердость наплавленного слоя и уменьшают скорость износа образцов. Повышение концентрации вольфрама несколько увеличивает твердость наплавленного металла, однако при этом снижается износостойкость. Низкая вязкость матрицы не позволяет удерживать на поверхности карбиды вольфрама, в результате чего износ осуществляется не по схеме равномерного истирания поверхности, а по схеме выкрошивания высокопрочных частиц карбидов из матрицы, в результате чего в ней образуются дополнительные трещины, способствующие дополнительному износу матрицы. Введение в состав шихты кобальта не оказывает заметного влияния на твердость и абразивный износ наплавленного слоя, что связано с получением более вязкой, но менее твердой матрицы. В случае отсутствия твердых частиц карбидов, вмонтированных в матрицу, эффект от введения кобальта отрицательный. По результатам проведенного многофакторного корреляционного анализа определены зависимости твердости наплавленного слоя и его износостойкости от массовой доли элементов, входящих в состав порошковых проволок системы Fe - C - Si - Mn - Cr - Mo - Ni - V - Co.

1. KirchgaBner M., Badisch E., Franek F. Behaviour of iron-based hardfacing alloys under abrasion and impact // Wear Journal. 2008. Vol. 265. No. 5 - 6. P. 772 - 779.

2. Тепляшин М.В., Комков В.Г. Исследование влияния легирующих элементов на износостойкость в сплавах, предназначенных для электрошлаковой наплавки бил молотковых мельниц // Ученые заметки ТОГУ. 2013. Т. 4. № 4. С. 1554 - 1561.

3. Тепляшин М.В., Комков В.Г., Стариенко В.А. Разработка экономнолегированного сплава для восстановления бил молотковых мельниц // Ученые заметки ТОГУ. 2013. Т. 4. № 4. С. 1543 - 1549.

4. Чейлях Я.А., Чигарев В.В. Разработка состава экономнолегированной Fe-Cr-Mn наплавленной износостойкой стали с регулированием содержания и метастабильности аустенита // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2011. № 22. С. 103 - 108.

5. Metlitskii V.A. Flux-cored wires for arc welding and surfacing of cast iron // Welding International. 2008. Vol. 22. P. 796 - 800.

6. Kejzar R., Grum J. Hardfacing of wear-resistant deposits by MAG welding with a flux-cored wire having graphite in its filling // Welding International. 2005. Vol. 20. P. 961 - 976.

7. Li. R., He D.Y., Zhou Z. etc. Wear and high temperature oxidation behavior of wire arc sprayed iron based coatings // Surface Engineering. 2014. Vol. 30. P. 784 - 790.

8. Ma H.R., Chen X.Y., Li J.W. etc. Fe-based amorphous coating with high corrosion and wear resistance // Surface Engineering. 2016. Vol. 46. P. 1 - 7.

9. Filippov M.A., Shumyakov V.I., Balin S.A. etc. Structure and wear resistance of deposited alloys based on metastable chromium -carbon austenite // Welding International. 2015. Vol. 29. P. 819 - 822.

10. Liu D.S., Liu R.P., Wei Y.H. Influence of tungsten on microstructure and wear resistance of iron base hardfacing alloy // Materials Science and Technology. 2014. Vol. 30. No. 3. P. 316 - 322.

11. Lim S.C., Gupta M., Goh Y.S., Seow K.C. Wear resistant WC -Co composite hard coatings // Surface Engineering. 1997. Vol. 13. No. 3. P. 247 - 250.

12. Zhuk Yu. Super-hard wear-resistant coating systems // Materials Technology. 1999. Vol. 14. P. 126 - 129.

13. Hardell J.,Yousfi A., Lund M. etc. Abrasive wear behaviour of hardened high strength boron steel // Tribology - Materials, Surfaces & Interfaces. 2014. Vol. 8. No. 2. P. 90 - 97.

14. Deng X.T., Fu T.L., Wang Z.D. etc. Epsilon carbide precipitation and wear behaviour of low alloy wear resistant steels // Materials Science and Technology. 2016. Vol. 32. No. 4. P. 320 - 327.

15. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / Под ред. Б.Е. Патона. - М.: Металлургия, 1974 - 768 с.

16. Гусев А.И., Козырев Н.А., Кибко Н.В. и др. Изучение структуры и свойств металла, наплавленного порошковой проволокой системы Fe - C - Si - Mn - Cr - Mo - Ni - V - Co // Актуальные проблемы в машиностроении. 2017. Т. 4. № 2. С. 113 - 119.

17. Гусев А.И., Кибко Н.В., Попова М.В. и др. Наплавка порошковыми проволоками систем C - Si - Mn - Mo - V - B и C - Si -- Mn - Cr - Mo - V деталей горнорудного оборудования // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 4. С. 318 - 323.

18. Gusev A.I., Kibko, Kozyrev N.A. etc. A study on the properties of the deposited metal by flux cored wires 40GMFR and 40H3G2MF // IOP Conf. Series: Materials N V Science and Engineering. 2016. No. 150. P. 012033.

19. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - M.: Высшая школа, 1999. - 576 с.

20. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 464 с.

21. Гмурман В.Е. Теория вероятности и математическая статистика. - М.: Высшая школа, 2003. - 479 с.

22. Пат. 2641590 МПК8В23 К35/36 В 23 К35/36. Порошковая проволока / Н.А. Козырев, А.И. Гусев, Г.В. Галевский и др.; заявл. 22.06.2016; опубл. 27.12.2017. Бюл. № 2.