Исследование состава неметаллических включений и микроструктуры электродугового покрытия, сформированного с использованием порошковой проволоки системы Fe – C – Si – Mn – Сr – Ni – Mo

Изучен состав неметаллических включений и микроструктура электродугового покрытия, полученного с использованием порошковой проволоки системы Fe – C – Si – Mn – Сr – Ni – Mo. Формирование электродугового покрытия осуществлялось с помощью аппарата для автоматической дуговой сварки ASAW-1250 с использованием исследуемой порошковой проволоки. С целью снижения загрязненности наплавленного металла оксидными неметаллическими включениями в состав порошковой проволоки вводили пыль газоочистки алюминиевого производства (вместо аморфного углерода). Состав электродугового покрытия определяли с помощью спектрометра XRF-1800. Микроструктуру электродуговых покрытий изучали методом оптической микроскопии. Изучение фазового и элементного составов проводили методами сканирующей электронной микроскопии на приборе MIRA 3 LMH. Неметаллические включения в электродуговом покрытии состоят из оксидов кремния, фтора, кальция, алюминия и магния. Более темная составляющая во включении в виде прямолинейных кристаллов направлена от поверхности в глубь включения. По фазовому составу включения и более темные составляющие близки, но несколько отличаются по содержанию химических элементов. Во включении наблюдается небольшая темная составляющая округлой формы (оксиды алюминия и магния). Следы серы выделяются по контуру глобулей. Металлографический анализ поверхности показал, что микроструктура наплавленного слоя представляет собой грубоигольчатый мартенсит. Структура равномерная, имеет дендритное (столбчатое) строение, характерное для литого металла. Результаты проведенных исследований позволяют выработать мероприятия по снижению содержания неметаллических включений (элементы фтора, натрия и алюминия), которые, в свою очередь, могут неблагоприятно влиять на физико-механические свойства наплавленного слоя, например, путем использования рафинирующих добавок для снижения загрязненности наплавленного слоя неметаллическими включениями.

1. 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

2. 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

3. Metlitskii V.A. Flux-cored 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. Ma H.R., Chen X.Y., Li J.W., Chang C.T., Wang G., Li H., Wang X.M., Li R.W. Fe-based amorphous coating with high corrosion and wear resistance // Surface Engineering. 2016. Vol. 46. No. 1. P. 1–7. https://doi.org/10.1080/02670844.2016.1176718

5. Natalenko V.S., Pavlov A.P. Indicators of hardness of the coating obtained by electrocontact welding composite filler materials // Journal of Advanced Research in Technical Science. 2019. Vol. 2. No. 14. P. 153–156. https://doi.org/10.26160/2474-5901-2019-14-153-156

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

7. 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. No. 11. P. 784–790. https://doi.org/10.1179/1743294414Y.0000000331

8. Сказочкин А.B., Бондаренко Г.Г., Жуковский П. Особенности измерения твeрдости металлической поверхности, модифицированной ультрадисперсными частицами минералов // Приборы и методы измерений. 2020. Т. 11. № 3. С. 212–221. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2020-11-3-212-221

9. Zhuk Yu. Super-hard wear-resistant 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 iron-based hardfacing alloys under abrasion and impact // Wear Journal. 2008. Vol. 265. No. 5-6. 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 архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2015. Вып. 40 (59). С. 166–173.

13. 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.

14. 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.

15. Емелюшин А.Н., Петроченко Е.В., Нефедьев С.П. Исследование структуры и ударно-абразивной 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. Козырев Н.А., Крюков Р.Е., Гусев А.И., Осетковский И.В. Эксплуатационные показатели новых порошковых проволок Fe – C – Si – Мn – Сr – Ni – Mo для наплавки защитных пластин шнеков очистных комбайнов // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. 2019. № 5. С. 195–202.

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. Бюл. № 2.

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.

21. Мамонтов М.М., Коновалов А.Н., Полевой Е.В., Шелухин А.А. Выявление внутренних дефектов в готовых рельсах // Путь и путевое хозяйство. 2018. № 7. С. 2–6.