Структура и твердость наплавленных на низкоуглеродистую сталь износостойких покрытий при низкочастотной модуляции тока

Исследовано влияние режимов ручной электродуговой наплавки покрытий электродами Т-590 на низколегированную сталь 09Г2С на их структуру и твердость. Показано, что при импульсно-дуговой наплавке покрытий электродами формируется мелкодендритная структура наплавленного металла. Микроструктура зоны термического влияния после наплавки состоит из нескольких участков: зона перегрева с видманштеттовой структурой и зона нормализации с характерной мелкозернистой феррито-перлитной структурой. В исходном состоянии основной металл (сталь 09Г2С) имеет твердость ~2500 МПа. Твердость материала наплавленного покрытия из-за сильного перемешивания с металлом стали равна примерно 2700 – 3000 МПа, а зоны термического влияния составляет 2100 – 2300 МПа. При нанесении покрытия на режиме постоянного тока температура нагрева наплавочной ванны выше, что, как следствие, вызывает рост зерна. При нанесении покрытия на импульсных режимах, путем направленного низкочастотного высокоэнергетического воздействия электрической дуги на формируемый металл, за счет постоянного возвратно-поступательного движения расплава с частотой модуляции тока формируется структура, имеющая меньшие размеры составляющих. Установлено, что применение метода импульсно-дуговой наплавки позволяет сохранить в наплавленных покрытиях сформированные ранее упрочняющие фазы.

сталь, структура, свойство, покрытие, наплавка, износостойкость, электрод, дуга, источник, элемент

1. Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., Vincent A.J.B. Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys // Materials Science and Engineering: A. 2004. Vol. 375 – 377. No. 1. P. 213 – 218.

2. Zhou Y.J., Zhang Y., Wang F.J. etc. Effect of Cu addition on the microstructure and mechanical properties of AlCoCrFeNiTi0.5 solid-solution alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2008. Vol. 466. No. 1 – 2. P. 201 – 204.

3. Guo Sheng, Chun Ng, Jian Lu, Liu C. T. Effect of valence electron concentration on stability of FCC or BCC phase in high entropy alloys // Journal of Applied Physics. 2011. Vol. 109. No. 10. Article 103505.

4. Guo Sheng, Liu C.T. Phase stability in high entropy alloys: Formation of solid-solution phase or amorphous phase // Progress in Science: Materials International. 2011. Vol. 21. No. 6. P. 433 – 446.

5. Yeh Jien-Wei, Chang Shou-Yi, Hong Yu-Der etc. Anomalous decrease in X-ray diffraction intensities of Cu–Ni–Al–Co–Cr–Fe–Si alloy systems with multi-principal elements // Materials Chemistry and Physics. 2007. Vol. 103. No. 1. P. 41 – 46.

6. Mahlalela S.S., Pistorius P.G.H. Microstructural characterization of laser beam and gas tungsten arc welded zirconium-2.5Nb // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2017. Vol. 117. No. 10. P. 947 – 953.

7. Gao X.-L., Liu J., Zhang L.-J., Zhang J.-X. Effect of the overlapping factor on the microstructure and mechanical properties of pulsed Nd: YAG laser welded Ti6Al4V sheets // Materials Characterization. 2014. Vol. 93. P. 136 – 149.

8. Ram V., Kohn G., Stern A. CO 2 laser beam weldability of Zircaloy-2 // Welding Journal. 1986. Vol. 65. No. 7. P. 33 – 38.

9. Wan Q., Bai X., Zhang X. Impact of high dose krypton ion irradiation on corrosion behavior of laser beam welded Zircaloy-4 // Materials Research Bulletin. 2006. Vol. 41. No. 2. P. 387 – 395.

10. Song K.-N., Kim S.-S., Lee S.-H., Lee S.-B. Laser welding unit for intersection line welding of spacer grid inner straps and its application // Journal of Laser Micro/Nanoengineering. 2009. Vol. 4. No. 1. P. 11 – 17.

11. Song K.-N., Lee S.-H. Effect of weld properties on the crush strength of the PWR spacer grid // Science and Technology of Nuclear Installations. 2012. Vol. 2012. Spec. issue. Article 540285.

12. Jeong D.H., Kim J.H. Fatigue characteristics of laser welded Zircaloy thin sheet // Int. J. Mod. Phys.: Conference Series. 2012. Vol. 6. P. 367 – 372.

13. Han Q., Kim D., Kim D. etc. Laser pulsed welding in thin sheets of Zircaloy-4 // J. Mater. Process. Technol. 2012. Vol. 212. P. 1116 – 1122.

14. Kim S., Lee W., Kim D. One-step distortion simulation of pulsed laser welding with multi-physics information // Int. Journal of Simulation Modelling. Model. 2015. Vol. 1. P. 85 – 97.

15. Cai C., Tao W., Li L., Chen Y. Weld bead formation and corrosion behavior of pulsed laser welded zirconium alloy // Int. Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2015. Vol. 77. P. 621 – 628.

16. Cai C., Li L., Tao W. etc. Weld bead size, microstructure and corrosion behavior of zirconium alloys joints welded by pulsed laser spot welding // Journal of Materials Engineering and Performance. 2016. Vol. 25. P. 3783 – 3792.

17. Saraev Yu.N., Bezborodov V.P., Grigoryeva A.A. etc. Distribution of residual stresses in welded joints in 09G2S steel produced by adaptive pulsed-arc welding // Welding International. 2015. Vol. 29. No. 2. P. 131 – 134.

18. Saraev Yu.N., Bezborodov V.P. Effect of the energy parameters of the welding process on the structure and properties of welded joints in low-alloy steels // Welding International. 2013. Vol. 27. No. 9. P. 678 – 680.

19. Bezborodov V.P., Saraev Y.N. Use of coatings for protection of welded joints of steels, their structure and properties // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 857. No. 1. Article 012005.

20. Bezborodov V.P., Saraev Yu.N. Microstructure and mechanical properties of eutectic nickel alloy coatings // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Ser. «International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems». 2016. Vol. 124. Article 012119.