Исследование элементного и фазового составов электродугового покрытия, сформированного с использованием порошковой проволоки системы Fe – C – Si – Mn – Сr – Ni – Mo

Изучены элементный и фазовый составы электродугового покрытия с использованием порошковой проволоки системы Fe–C–Si–Mn–Сr–Ni–Mo. Формирование электродугового покрытия на пластины из стали марки 09Г2С проводилось с помощью сварочного трактора ASAW-1250 с использованием изготовленной порошковой проволоки. В состав порошковой проволоки вводилась пыль газоочистки алюминиевого производства (взамен аморфного углерода). Химический состав наплавленного металла определяли рeнтгенoфлюорeсцентным методом на спектрометре XRF-1800 и атомно­эмиссионным методом на спектрометре ДФС-71. Микроструктура электродуговых покрытий изучалась с помощью оптического микроскопа OLYMPUS GX-51. Изучение фазового и элементного составов проводилось методами сканирующей электронной микроскопии на приборе LEO EVO 50. В электродуговом покрытии выявлена ликвация вольфрама и молибдена. Концентрация вольфрама изменяется более чем в три раза, а молибдена – более чем в два раза. Изломы образцов образованы в результате вязкого разрушения материала. На изломах образцов имеются поверхностные слои, толщина которых определяется химическим и элементным составами электродугового покрытия. Рассматриваемый слой характеризуется сравнительно малым диаметром ямок излома по сравнению с объемом образцов. Их диаметр колеблется в пределах от десятых долей до десятков микрометров. Показано, что наиболее крупные ямки формируются на частицах второй фазы микронных (2 – 3 мкм) размеров. Изучена загрязненность металла электродуговых покрытий неметаллическими включениями. Установлено, что химический состав порошковой проволоки исследуемой системы не оказывает существенного влияния на уровень загрязненности неметаллическими включениями электродуговых покрытий. Методом рентгенофазового анализа были определены параметр a кристаллической решетки и значения областей когерентного рассеяния фаз Fe и CrC, формирующихся в результате наплавки.

1. Kejžar R., Grum J. Hardfacing of wear­resistant deposits by MAG welding with a flux­cored wire having graphite in its filling // Welding International. 2005. Vol. 20. No. 6. P. 961–976. https://doi.org/10.1081/AMP-200060424

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

6. 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

7. Li R., He D.Y., Zhou Z., Wang Z.J., Song X.Y. Wear and high temperature oxidation behaviour of wire arc sprayed iron based coatings // Surface Engineering. 2014. Vol. 30. No. 11. P. 784–790. https://doi.org/10.1179/1743294414Y.0000000331

8. 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 chromium–carbon austenite // Welding International. 2015. Vol. 29. No. 10. P. 819–822. https://doi.org/10.1080/09507116.2014.986891

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

10. 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

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

12. Луговая В.А., Ярошик В.В. Особенности наплавки композиционных сплавов при упрочнении рабочих поверхностей тел вращения // Вестник Волгоградского государственного архитектурно­строительного университета. Строительство и архитектура. 2015. Вып. 40 (59). С. 166–173.

13. 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.

14. Еремин А.Е., Еремин Е.Н., Филиппов Ю.О., Маталасова А.Е., Кац В.С. Структура и свойства высокохромистого металла запорной арматуры наплавленного серийно выпускаемыми сварочными проволоками // Омский научный вестник. 2014. Вып. 1 (127). С. 55–58.

15. Емелюшин А.Н., Петроченко Е.В., Нефедьев С.П. Исследование структуры и ударно­абразивной износостойкости покрытий системы Fe – C – Cr – Mn – Si, дополнительно легированных азотом // Сварочное производство. 2011. № 10. С. 18–22.

16. Гусев А.И., Романов Д.А., Козырев Н.А., Громов В.Е., Иванов Ю.Ф. Структура сварного шва износостойкой наплавки порошковой проволокой системы Fe – C – Si – Mn – Cr – Ni – Mo // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2021. № 2 (36). С. 3–11.

17. Вострецов Г.Н., Бич Т.А., Бащенко Л.П. Порошковая проволока для плазменной наплавки прокатных валков в среде азота // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2014. № 3 (9). С. 36–40.

18. Осетковский И.В., Козырев Н.А., Гусев А.И., Крюков Р.Е., Попова М.В. Износостойкость металла, наплавленного порошковыми проволоками систем Fe – C – Si – Mn – Ni – Mo – W – V и Fe – C – Si – Mn – Cr – Ni – Mo – V // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2017. № 4 (22). С. 21–24.

19. Пат. 2641590 РФ. МПК8 B23 К35/36 В 23 К35/36. Порошковая проволока / Козырев Н.А., Гусев А.И., Галевский Г.В., Крюков Р.Е., Осетковский И.В., Усольцев А.А., Козырева О.А.; Заявл. 22.06.2016. Опубл. 18.01.2018.

20. Гусев А.И., Козырев Н.А., Кибко Н.В., Попова М.В., Осетковский И.В. Исследование свойств порошковой проволоки системы Fe – C – Si – Mn – Cr – Mo – Ni – V – Co для упрочнения узлов и деталей оборудования горнорудной и угледобывающей отраслей // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. 2017. № 3. С. 135–140.