ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВОЛЬФРАМА ИЗ ОКСИДА ПРИ НАПЛАВКЕ ПОРОШКОВЫМИ ПРОВОЛОКАМИ

Изучено влияние введения в состав порошковой проволоки для наплавки порошка вольфрама и вольфрамового концентрата на структуру, микротвердость структурных составляющих, твердость и износ наплавленного слоя. Для наплавки в лабораторных условиях были изготовлены порошковые вольфрамсодержащие проволоки типа Н и Е по классификации МИС. В качестве наполнителя использовали порошки кремния КР-1 по ГОСТ 2169 – 69, марганца МР-0 по ГОСТ 6008 – 82, хрома ПХА-1М по ТУ 14-1-1474 – 75, ванадия ВЭЛ-1 по ТУ 48-0533 – 71, никеля ПНК-1л5 по ГОСТ 9722 – 97, алюминия ПАП-1 по ГОСТ 5494 – 95, вольфрама ПВТ по ТУ 48-19-72 – 92, железного порошка ПЖВ-1 по ГОСТ 9849 – 86. В ряде проволок взамен порошка вольфрама применяли вольфрамовый концентрат марки КШ-4 по ГОСТ 213 – 83 производства ОАО «Горнорудная компания “АИР”». В качестве углеродсодержащего восстановителя использовали пыль газоочистки алюминиевого производства следующего химического состава: 21,00 – 43,27 % Al₂O₃; 18 – 27 % F; 8 – 13 % Na₂O; 0 , 4  –  6 , 0  % K₂O; 0,7 – 2,1 % CaO; 0,50 – 2,48 % SiO₂; 2,1 – 2,3 % Fe₂O₃; 12,5 – 28,2 % C_общ; 0,03 – 0,90 % MnO %; 0,04 – 0,90 % MgO; 0,09 – 0,46 % S; 0,10 – 0,18 % P (по массе). Проволоку диам. 5 мм изготовляли на лабораторной установке. Для наплавки использовали трактор ASAW 1250. Режимы наплавки: I_н = 400 ÷ 450 А; U_д = 32 ÷ 36 В; V_н = 24 ÷ 30 м/ч. Наплавку проводили под слоем флюса АН-26С и флюса, изготовленного из шлака производства силикомарганца; количество наплавленных слоев – 5. Определен химический состав наплавленного металла, а также выполнен металлографический анализ наплавленного слоя: определены величина бывшего зерна аустенита, размер игл мартенсита, степень загрязненности неметаллическими включениями, проведены испытания на износ, сделаны замеры на твердость и микротвердость. Показана принципиальная возможность использования вольфрамового концентрата взамен порошка вольфрама в исследуемых проволоках, проведен расчет степени извлечения вольфрама. Показано, что для проволоки типа Н введение вольфрамового концентрата взамен порошка вольфрама в шихту проволоки не повышает загрязненности наплавленных слоев неметаллическими включениями и обеспечивает уменьшение величины первичного зерна аустенита. Использование вольфрамового концентрата при изготовлении порошковой проволоки типа Е способствует уменьшению величины первичного зерна аустенита и размера игл мартенсита, а также повышению микротвердости мартенсита в структуре наплавленного слоя. Введение вольфрамового концентрата взамен порошка вольфрама в состав шихты проволоки класса Н обеспечивает значительное повышение твердости и износостойкости наплавленного слоя.

1. Kirchgassner M., Badisch E., Franek F. Behavior of iron-based hard fa cing alloys under abrasion and impact // Wear Journal. 2008. Vol. 265. P. 772 – 779.

2. Azzoni M. Directions and developments in the types of hard phases to be applied in abrase deposits against abrasion // Weld International. 2009. Vol. 23. P. 706 – 716.

3. Klimpel A., Dobrzanski L.A., Janicki D., Lisiecki A. Abrasion resis tance of GMA metal cored wires surfaced deposits // Materials Proces sing Technology. 2005. Vol. 164 − 165. P. 1056 – 1061.

4. Wang Q., Li X. Effects of Nb, V, and W on microstructure and abrasion resistance of Fe–Cr–C hardfacing alloys // Welding. 2010. Vol. 89. P. 133 – 139.

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

6. Kejžar 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 behavior 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 behavior of low alloy wear resistant steels // Materials Science and Technology. 2016. Vol. 32. No. 4. P. 320 – 327.

15. Самсонов Г.В., Винницкий И.М. Тугоплавкие соединения. – М.: Металлургия, 1976. – 560 с.

16. Пацекин В.П., Рахимов К.З. Производство порошковой проволоки. – М.: Металлургия, 1979. – 80 с.

17. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. – М.: Металлургия, 1975. – 584 с.

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

19. Козырев Н.А., Крюков Н.Е., Крюков Р.Е. и др. Технологические аспекты использования углеродфторсодержащей добавки при сварке под флюсом // Сварочное производство. 2015. № 4. С. 43 – 47.

20. Козырев Н.А., Крюков Р.Е., Крюков Н.Е. и др. Углеродсодержащие флюс-добавки для сварочных флюсов // Сварочное производство. 2016. № 5. С. 9 – 14.