Разработка новой порошковой проволоки на основе пыли газоочистки силикомарганца

Изучена возможность применения порошковой проволоки для износостойкой наплавки, содержащей отходы (пыли газоочисток) производств силикомарганца и алюминия. Наплавку осуществляли с помощью сварочного трактора под флюсом, изготовленным из шлака силикомарганца производства Западно­Сибирского электрометаллургического завода. Скорость износа на образцах определяли на машине 2070 СМТ­1. Метод определения скорости износа основан на изменении массы образца при испытании диск – колодка. Химический состав наплавленного металла определяли рентгенофлюоресцентным методом на спектрометре XRF­1800 и атомно­эмиссион­ ным методом на спектрометре ДФС­71. Твердость наплавленных слоев измеряли с помощью твердомера МЕТ­ДУ. Оценку количества неметаллических включений проводили по ГОСТ 1778 – 70 с помощью оптического микроскопа ОLYMPUS GX­51. В работе показана возможность применения для износостойкой наплавки порошковой проволоки, содержащей техногенные отходы производства силикомарганца и алюминия. Определен коэффициент усвоения марганца при различных соотношениях компонентов. Коэффициент усвоения марганца связан с восстановлением оксида марганца из марганецсодержащего флюса (за счет содержащегося в порошковой проволоке углерода). При значительном избытке углерода в порошковой проволоке из марганецсодержащего флюса усвоение марганца превышает 100 %. Процесс усвоения марганца определяется коэффициентом заполнения порошковой проволоки, количеством углеродсодержащего материала, находящегося в составе шихты, и содержанием углерода в самом электродуговом покрытии. В наплавленном металле присутствуют силикаты недеформирующиеся и оксиды точечные. Загрязненность оксидными неметаллическими включениями наплавленного металла небольшая. Присутствие данных неметаллических включений не оказывает существенного влияния на эксплуатационные характеристики наплавленного слоя.

1. Metlitskii V.A. Flux­cored wires for arc welding and surfacing of cast iron // Welding International. 2008. Vol. 22. No. 11. P. 796–800. https://doi.org/10.1080/09507110802593646

2. Filippov M.A., Shumyakov V.I., Balin S.A., Zhilin A.S., Lehchilo V.V., Rimer G.A. Structure and wear resistance of deposited alloys based on metastable chromium­carbon austenite // Welding International. 2015. Vol. 29. No. 10. P. 819–822. https://doi.org/10.1080/09507116.2014.986891

3. 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. 2013. Vol. 30. No. 3. P. 316–322. https://doi.org/10.1179/1743284713Y.0000000359

4. Kejžar R., Grum J. Hardfacing of wear­resistant deposits by MAG welding with a flux­cored wire having graphite in its filling // Materials and Manufacturing Processes. 2005. Vol. 20. No. 6. P. 961–976.

5. Li R., He D.Y., Zhou Z., Wang Z.J., Song X.Y. Wear and high temperature oxidation behavior of wire arc sprayed iron based coatings // Surface Engineering. 2014. Vol. 30. P. 784–790. https://doi.org/10.1179/1743294414Y.0000000331

6. Ma H.R., Chen X.Y., Li J.W., Chang C.T., Wang G., Li H., Wang X.M., Li R.W. Fe­based amorphous coating with high corrosion and wear resistance // Surface Engineering. 2017. Vol. 33. No. 1. P. 56–62. https://doi.org/10.1080/02670844.2016.1176718

7. 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. https://doi.org/10.1179/sur.1997.13.3.247

8. Zhuk Yu. Super­hard wear­resistant coating systems // Materials Technology. 1999. Vol. 14. No. 3. P. 126–129. https://doi.org/10.1080/10667857.1999.11752827

9. Hardell J., Yousfi A., Lund M., Pelcastre L., Prakash B. Abrasive wear behaviour of hardened high strength boron steel // Tribology – Materials, Surfaces & Interfaces. 2014. Vol. 8. No. 2. P. 90–97. https://doi.org/10.1179/1751584X14Y.0000000068

10. Deng X.T., Fu T.L., Wang Z.D., Misra R.D.K., Wang G.D. Epsilon carbide precipitation and wear behaviour of low alloy wear resistant steels // Materials Science and Technology. 2016. Vol. 32. No. 4. P. 320–327. https://doi.org/10.1080/02670836.2015.1137410

11. Kirchgaßner M., Badisch E., Franek F. Behaviour of iron­based hardfacing alloys under abrasion and impact // Wear. 2008. Vol. 265. No. 5­6. P. 772–779. https://doi.org/10.1016/j.wear.2008.01.004

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

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

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

15. 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.

16. 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.

17. Козырев Н.А., Крюков Р.Е., Кибко Н.В., Непомнящих А.С. Разработка новой износостойкой порошковой проволоки для наплавки брони ковшей горнодобывающего оборудования // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. 2018. № 4. С. 288–292.

18. Козырев Н.А., Усольцев А.А., Прудников А.Н., Крюков Р.Е. Изучение свойств порошковой проволоки на основе пыли газоочистки феррохрома // Черная металлургия. Бюллетень научнотехнической и экономической информации. 2019. Т. 75. № 3. С. 365–373. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2019-3-365-372

19. Козырев Н.А., Крюков Р.Е., Усольцев А.А., Уманский А.А., Соколов П.Д. Разработка новых порошковых проволок для наплавки. Порошковые проволоки с использованием углеродфторсодержащих материалов для ремонта прокатных валков // Черная металлургия. Бюллетень научно­технической и экономической информации. 2018. № 1. С. 77–86.

20. Osetkovsky I.V., Kozyrev N.A., Kryukov R.E., Usoltsev A.A., Gusev A.I. Development of a wear­resistant flux cored wire of Fe–C–Si–Mn–Cr–Ni–Mo–V system for deposit welding of mining equipment parts. In: Int. Sci. and Research Conf. on Knowledgebased Technologies in Development and Utilization of Mineral Resources (KTDMUR2017), 6–9 June 2017, Novokuznetsk, Russian Federation. 2017. Vol. 84. Article 012017. https://doi.org/10.1088/1755-1315/84/1/012017