Структура и свойства износостойких покрытий, наплавленных электродуговым методом на сталь порошковыми проволоками

В. Е. Громов$^{1}$, Е. В. Капралов$^{1}$, С. В. Райков$^{1}$, Ю. Ф. Иванов$^{2,3}$, Е. А. Будовских$^{1}$

$^1$Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007 Новокузнецк, РФ
$^2$Институт сильноточной электроники СО РАН, просп. Академический, 2/3, 634055 Томск, РФ
$^3$Национальный исследовательский Томский политехнический университет, просп. Академический, 2/3, 634055 Томск, РФ

Получена: 30.09.2014. Скачать: PDF

Методами оптической, просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, определения микротвёрдости, износостойкости и коэффициента трения исследованы структурно-фазовые состояния и механические свойства покрытий, наплавленных на мартенситную сталь Hardox 400 (0,18 С, 0,7 Si, 1,6 Mn) сварочными проволоками диаметром 1,6 мм разного химического состава EnDOtec DO$^{*}$33 (2,06 C, 0,6 Si, 2,51 Mn, 13,5 Cr, 6,4 Nb), EnDOtec DO$^{*}$30 (0,5 C, 0,4 Si, 1,4 Mn, 1 Cr) и SK A 70-G (2,6 C, 0,6 Si, 1,7 Mn, 2,2 B, 14,8 Cr, 4,7 Nb). Формирование наплавки на поверхности стали сопровождается созданием многослойной структуры, слои которой различаются морфологией элементов субструктуры. Объём наплавки характеризуется наличием микропор и микротрещин, что указывает на упруго-напряжённое состояние материала. Источниками трещин являются крупные включения второй фазы и дендриты кристаллизации. Показано, что покрытия имеют более высокие микротвёрдость (в 2–3 раза) и износостойкость (в 2 раза), а коэффициент трения — более низкий (в 1,2 раза), чем у подложки; микротвёрдость наплавленного покрытия остаётся неизменной по всей глубине до 4,0 мм. Упрочнение обусловлено формированием субмикроразмерной и наноразмерной структур, содержащих частицы вторых фаз (Fe$_{3}$C, Fe$_{23}$(CB)$_{6}$, NbC, (FeSi)$_{3}$B, Cr$_{3}$C$_{2}$, Fe$_{3}$B, and Fe$_{3}$Si$_{0,97}$). Их объёмное содержание достигает 40%.

Ключевые слова: микроструктура, износостойкие покрытия, наплавка,порошковая проволока.

PACS: 61.72.Qq, 62.20.Qp, 68.37.-d, 81.15.Pq, 81.20.Vj, 81.40.Pq, 81.65.Lp

Citation: V. E. Gromov, E. V. Kapralov, S. V. Raikov, Yu. F. Ivanov, and E. A. Budovskikh, Structure and Properties of the Wear-Resistant Coatings Fused on Steel with Flux Cored Wires by an Electric Arc Method, Usp. Fiz. Met., 15, No. 4: 213—234 (2014) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.15.04.213

Цитированная литература (24)

С. Коцаньда, Усталостное разрушение металлов (Москва: Металлургия: 1976) (пер. с польск.).
Б. Е. Патон, Электрошлаковая сварка и наплавка (Москва: Машиностроение: 1980).
Н. В. Молодых, А. С. Зенкин, Восстановление деталей машин (Москва: Машиностроение: 1989).
Н. А. Соснин, С. А. Ермаков, П. А. Тополянский, Плазменные технологии: руководство для инженеров (Санкт-Петербург: Изд-во СПбПУ: 2008).
М. М. Хрущов, М. А. Бабичев, Е. С. Беркович, С. П. Козырев, Л. Б. Крапошина, Л. Ю. Пружанский, Износостойкость и структура твёрдых наплавок (Москва: Машиностроение: 1971).
И. В. Крагельский, Трение и износ (Москва: Машиностроение:1968).
Н. Г. Соколов, Формирование композиционной структуры наплавленного металла для работы в условиях термосилового воздействия и разработка технологии ЭШН прессовых штампов и инструмента (Дисс. … д.т.н.; 05.03.06) (Волгоград: ВГТУ: 2007).
А. М. Глезер, В. Е. Громов, Наноматериалы, созданные путём экстремальных воздействий (Новокузнецк: Типография СибГИУ: 2010).
А. М. Глезер, В. Е. Громов, Ю. Ф. Иванов, Ю. П. Шаркеев, Наноматериалы: структура, свойства, применение. Серия «Фундаментальные проблемы современного материаловедения» (Новокузнецк: Изд-во «Интер-Кузбасс»: 2011).
М. Д. Борисов, Г. В. Краев, И. М. Полетика, Изв. ВУЗов: Физика, № 2: 70 (1992).
И. С. Коноваленко, А. Ю. Смолин, С. Г. Псахье, Изв. ВУЗов: Физика, № 6: 48 (2005).
И. М. Полетика, М. Д. Борисов, Перспективные материалы, № 4: 78 (1995).
В. С. Попова, Износостойкость сплавов, восстановление и упрочнение деталей машин (Запорожье: Изд-во ОАО «Мотор Сич»: 2006).
Х. Вашуль, Практическая металлография. Методы приготовления образцов (Москва: Металлургия: 1988) (пер. с нем.).
Д. Брандон, У. Каплан, Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля (Москва: Техносфера: 2006) (пер. с англ.).
М. М. Криштал, И. С. Ясников, В. И. Полунин, Сканирующая электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ в примерах практического применения (Москва: Техносфера: 2009).
Л. М. Утевский, Дифракционная электронная микроскопия в металловедении (Москва: Металлургия: 1973).
К. Эндрюс, Д. Дайсон, С. Киоун, Электронограммы и их интерпретация (Москва: Мир: 1971) (пер. с англ.).
Практические методы в электронной микроскопии (ред. О. М. Глоэр) (Ленинград: Машиностроение, Ленинградское отделение: 1980) (пер. с англ.).
Г. В. Курдюмов, Л. М. Утевский, Р. И. Энтин, Превращения в железе и стали (Москва: Наука: 1977).
В. И. Трефилов, В. Ф. Моисеев, Э. П. Печковский, Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов (Киев: Наукова думка: 1987).
М. И. Гольдштейн, В. М. Фарбер, Дисперсионное упрочнение стали (Москва: Металлургия: 1979).
Г. В. Самсонов, И. М. Винницкий, Тугоплавкие соединения (Москва: Металлургия: 1976).
Г. В. Самсонов, Т. И. Серебрякова, В. А. Неронов, Бориды (Москва: Атомиздат: 1975).

Цитируется (3)

D. A. Romanov, V. E. Gromov, Е. А. Budovskikh and Yu. F. Ivanov, Usp. Fiz. Met. 16, 119 (2015).
V. V. Kurylyak and G. I. Khimicheva, Usp. Fiz. Met. 18, 155 (2017).
V. E. Kormyshev, V. E. Gromov, Yu. F. Ivanov and S. V. Konovalov, Usp. Fiz. Met. 18, 111 (2017).