Структура и свойства высокомарганцевого наплавленного метала
Исследовано влияние шихтовых материалов, содержащих ультрадисперсные карбиды, на свойства металла, наплавленного порошковой проволокой ПП-АН105. Установлено, что применение ультрадисперсных карбидов приводит к измельчению структуры наплавленного металла и более равномерному распределению легирующих...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101661 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Структура и свойства высокомарганцевого наплавленного металла / И.А. Рябцев, И.А. Кондратьев, Я.П. Черняк, Г.Н. Гордань, Т.Г. Соломийчук, Н.Ф. Годзыра // Автоматическая сварка. — 2010. — № 4 (684). — С. 11-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101661 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Рябцев, И.А. Кондратьев, И.А. Черняк, Я.П. Гордань, Г.Н. Соломийчук, Т.Г. Годзыра, Н.Ф. 2016-06-06T15:27:36Z 2016-06-06T15:27:36Z 2010 Структура и свойства высокомарганцевого наплавленного металла / И.А. Рябцев, И.А. Кондратьев, Я.П. Черняк, Г.Н. Гордань, Т.Г. Соломийчук, Н.Ф. Годзыра // Автоматическая сварка. — 2010. — № 4 (684). — С. 11-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101661 621.92.042 Исследовано влияние шихтовых материалов, содержащих ультрадисперсные карбиды, на свойства металла, наплавленного порошковой проволокой ПП-АН105. Установлено, что применение ультрадисперсных карбидов приводит к измельчению структуры наплавленного металла и более равномерному распределению легирующих элементов, при этом повышается его наклепываемость и износостойкость. Effect of the charge materials containing ultra-dispersed carbides on properties of metal deposited with flux-cored wire PP-AN105 was studied. It was established that utilisation of ultra-dispersed carbides leads to refining of structure of the deposited metal and more uniform distribution of alloying elements, thus increasing its cold workability and wear resistance. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Научно-технический раздел Структура и свойства высокомарганцевого наплавленного метала Structure and properties of highmanganese deposited metal Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Структура и свойства высокомарганцевого наплавленного метала |
| spellingShingle |
Структура и свойства высокомарганцевого наплавленного метала Рябцев, И.А. Кондратьев, И.А. Черняк, Я.П. Гордань, Г.Н. Соломийчук, Т.Г. Годзыра, Н.Ф. Научно-технический раздел |
| title_short |
Структура и свойства высокомарганцевого наплавленного метала |
| title_full |
Структура и свойства высокомарганцевого наплавленного метала |
| title_fullStr |
Структура и свойства высокомарганцевого наплавленного метала |
| title_full_unstemmed |
Структура и свойства высокомарганцевого наплавленного метала |
| title_sort |
структура и свойства высокомарганцевого наплавленного метала |
| author |
Рябцев, И.А. Кондратьев, И.А. Черняк, Я.П. Гордань, Г.Н. Соломийчук, Т.Г. Годзыра, Н.Ф. |
| author_facet |
Рябцев, И.А. Кондратьев, И.А. Черняк, Я.П. Гордань, Г.Н. Соломийчук, Т.Г. Годзыра, Н.Ф. |
| topic |
Научно-технический раздел |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Structure and properties of highmanganese deposited metal |
| description |
Исследовано влияние шихтовых материалов, содержащих ультрадисперсные карбиды, на свойства металла, наплавленного порошковой проволокой ПП-АН105. Установлено, что применение ультрадисперсных карбидов
приводит к измельчению структуры наплавленного металла и более равномерному распределению легирующих
элементов, при этом повышается его наклепываемость и износостойкость.
Effect of the charge materials containing ultra-dispersed carbides on properties of metal deposited with flux-cored wire
PP-AN105 was studied. It was established that utilisation of ultra-dispersed carbides leads to refining of structure of the
deposited metal and more uniform distribution of alloying elements, thus increasing its cold workability and wear
resistance.
|
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101661 |
| citation_txt |
Структура и свойства высокомарганцевого наплавленного металла / И.А. Рябцев, И.А. Кондратьев, Я.П. Черняк, Г.Н. Гордань, Т.Г. Соломийчук, Н.Ф. Годзыра // Автоматическая сварка. — 2010. — № 4 (684). — С. 11-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT râbcevia strukturaisvoistvavysokomargancevogonaplavlennogometala AT kondratʹevia strukturaisvoistvavysokomargancevogonaplavlennogometala AT černâkâp strukturaisvoistvavysokomargancevogonaplavlennogometala AT gordanʹgn strukturaisvoistvavysokomargancevogonaplavlennogometala AT solomiičuktg strukturaisvoistvavysokomargancevogonaplavlennogometala AT godzyranf strukturaisvoistvavysokomargancevogonaplavlennogometala AT râbcevia structureandpropertiesofhighmanganesedepositedmetal AT kondratʹevia structureandpropertiesofhighmanganesedepositedmetal AT černâkâp structureandpropertiesofhighmanganesedepositedmetal AT gordanʹgn structureandpropertiesofhighmanganesedepositedmetal AT solomiičuktg structureandpropertiesofhighmanganesedepositedmetal AT godzyranf structureandpropertiesofhighmanganesedepositedmetal |
| first_indexed |
2025-11-25T23:38:41Z |
| last_indexed |
2025-11-25T23:38:41Z |
| _version_ |
1850583408572366848 |
| fulltext |
УДК 621.92.042
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ВЫСОКОМАРГАНЦЕВОГО
НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА
И. А. РЯБЦЕВ, И. А. КОНДРАТЬЕВ, Я. П. ЧЕРНЯК, Г. Н. ГОРДАНЬ, кандидаты техн. наук,
Т. Г. СОЛОМИЙЧУК, инж. (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины),
Н. Ф. ГОДЗЫРА, д-р техн. наук (Ин-т проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины)
Исследовано влияние шихтовых материалов, содержащих ультрадисперсные карбиды, на свойства металла, на-
плавленного порошковой проволокой ПП-АН105. Установлено, что применение ультрадисперсных карбидов
приводит к измельчению структуры наплавленного металла и более равномерному распределению легирующих
элементов, при этом повышается его наклепываемость и износостойкость.
К л ю ч е в ы е с л о в а : дуговая наплавка, порошковые про-
волоки, высокомарганцевый наплавленный металл, свойства
наплавленного металла, микроструктура, ультрадисперс-
ные карбиды
Высокоуглеродистая высокомарганцевая сталь
Гадфильда 110Г13 широко применяется для от-
ливки зубьев и ковшей экскаваторов, черпаков
драг, землечерпалок, щек, конусов дробилок, же-
лезнодорожных крестовин и других подобных де-
талей [1, 2], что объясняется ее способностью под-
вергаться действию ударных нагрузок. В ре-
зультате наклепа твердость поверхностного слоя
стали повышается с HВ 180…250 до 450…500,
и он хорошо противостоит абразивному изнаши-
ванию при интенсивных ударных нагрузках. Чис-
то аустенитную структуру и способность накле-
пываться сталь 110Г13 приобретает после закалки
(нагрев до 950…1100 °С, охлаждение в воде). От-
ливки из стали 110Г13 имеют, как правило, круп-
нозернистую структуру, что отрицательно сказы-
вается на трещиностойкости, а также механи-
ческих и эксплуатационных свойствах стали [3].
Для наплавки деталей из стали 110Г13 в ИЭС
им. Е. О. Патона разработана порошковая про-
волока ПП-АН105, обеспечивающая получение
наплавленного металла, который по химическому
составу примерно соответствует основному ме-
таллу, дополнительно легированному никелем для
повышения устойчивости аустенита [4]. Однако
нагрев и замедленное охлаждение при темпера-
туре 800…500 °С при наплавке (сварке) деталей
из стали 110Г13 приводит к распаду аустенита
и выделению карбидной фазы на границах зерен,
что снижает ее трещиностойкость, а также ме-
ханические и эксплуатационные свойства [1, 2].
Использование специальной техники наплавки
(наплавка узких валиков с минимальным теплов-
ложением и их последующая проковка) позволяет
предотвратить выделение карбидной фазы на гра-
ницах зерен, но избежать формирования крупно-
зернистой столбчатой структуры наплавленного
металла практически не удается.
По результатам проведенных нами исследова-
ний [5] установлено, что применение в шихте по-
рошковых проволок ультрадисперсных карбид-
ных композиций способствует измельчению
структуры наплавленного металла, соответству-
ющего инструментальным сталям. Целью насто-
ящей работы было исследование влияния ультра-
дисперсных карбидных композиций, вводимых в
шихту порошковой проволоки ПП-АН105, на
структуру и свойства аустенитного наплавленного
металла типа 110Г13Н. Ультрадисперсные кар-
бидные композиции получали путем высокотем-
пературной обработки в углекислом газе смеси
порошков металлического марганца, железного
порошка и природного коллоидного графита. В
результате порошок содержал 3,7 мас. % C; 12,6
мас. % Mn; остальное — Fe.
Самозащитными порошковыми проволоками с
шихтой, содержащей обработанный порошок ПП-
АН105оп, и стандартной шихтой ПП-АН105 нап-
лавляли образцы для исследования структуры и
износостойкости наплавленного металла. Наплавку
выполняли в четыре слоя проволоками диаметром
2 мм на одинаковом режиме (I = 230…240 А;
Uд = 24…26 В).
При исследовании наклепываемости металла,
наплавленного обеими проволоками, сначала оп-
ределяли твердость наплавленного металла по
Бринеллю, а затем в полученной лунке выполняли
замер твердости по Роквеллу. Установлено, что
металл, наплавленный стандартной проволокой
ПП-АН105, непосредственно после наплавки
имел твердость НВ 163…170, а после наклепа —
HRC 34…36, а металл, наплавленный опытной
проволокой ПП-АН105оп, — соответственно HB
179…187 и HRC 38…40.
© И. А. Рябцев, И. А. Кондратьев, Я. П. Черняк, Г. Н. Гордань, Т. Г. Соломийчук, Н. Ф. Годзыра, 2010
4/2010 11
Оценивали также микроструктуру металла,
наплавленного проволоками обоих типов. Образ-
цы для металлографических исследований изго-
тавливали из темплетов по стандартной методике.
Для выявления микроструктуры их протравлива-
ли в 20%-м водном растворе хромовой кислоты.
Микротвердость наплавленного металла опреде-
ляли на твердомере М-400 фирмы «LECO» при
нагрузке 1 Н, содержание δ-феррита — на фер-
ритомере FERRITGEHALTME SSER-1.053.
Установлено, что в обоих случаях наплавленный
металл имеет аустенитную структуру с незначи-
тельным содержанием δ-феррита. Микротвердость
аустенитной матрицы металла, наплавленного
опытной проволокой, составляет HV 01 264…292,
а стандартной проволокой — HV 01 258…285
МПа. Металл, наплавленный опытной проволо-
кой (рис. 1, а) по сравнению с наплавленным стан-
дартной проволокой (рис. 1, б), имеет более мел-
козернистую структуру.
Металл, наплавленный опытной проволокой,
содержит 1,0…1,5 мас. % δ-феррита, а стандарт-
ной — 0,2…0,3 мас. % δ-феррита. Известно, что
при сварке хромоникелевых аустенитных сталей
наличие в структуре стали 2,0…3,0 мас. % δ-фер-
рита позволяет успешно бороться с кристаллиза-
ционными трещинами [6]. По-видимому, и при
наплавке аустенитной стали 110Г13 δ-феррит дол-
жен сыграть свою положительную роль.
Однородность распределения основных леги-
рующих элементов в наплавленном металле опре-
деляли с помощью микрорентгеноспектрального
анализатора «Camebax SX50» на глубине пример-
но 70 мкм от поверхности наплавленного металла
параллельно ей в автоматическом режиме с ин-
тервалом примерно 1,01 мкм (рис. 2).
Распределение легирующих элементов в ме-
талле, наплавленном опытной проволокой ПП-
АН105оп (рис. 2, а), более равномерное, чем в
наплавленном проволокой ПП-АН105 со стандар-
тной шихтой (рис. 2, б). Особенно это заметно
на примере основного легирующего элемента —
марганца.
Износостойкость образцов металла, наплав-
ленного порошковыми проволоками ПП-АН105оп
и ПП-АН105, определяли при сухом трении ме-
талла по металлу при комнатной температуре по
схеме вал–плоскость (рис. 3). Образцы размером
3 15 25 мм вырезали из наплавленного металла
так, чтобы испытуемая плоскость попадала в вер-
хние слои наплавленного металла. Вал–контртело
диаметром 40 мм изготавливали из стали 45 и
закаливали до твердости HRC 42. В процессе ис-
пытаний образец прижимается к контртелу плос-
костью, которая имеет в плане размер 3 25 мм.
В результате на испытуемой плоскости образуется
лунка, а на контртеле — дорожка. При этом выб-
Рис. 1. Микроструктуры ( 200) четвертого слоя наплавленного металла, полученного при наплавке порошковыми проволо-
ками ПП-АН105оп (а) и ПП-АН105 (б)
Рис. 2. Распределение легирующих элементов в металле, нап-
лавленном порошковыми проволоками ПП-АН105оп (а) и
ПП-АН105 (б)
12 4/2010
ран следующий режим испытаний: скорость
скольжения 1 м/с; нагрузка 30 Н; частота враще-
ния контртела 30 об/мин. Этот режим обеспечивал
стабилизацию триботехнических характеристик
всех исследованных образцов. Использование
системы позиционирования позволяло повторять
испытания каждого наплавленного образца не
менее трех раз на новых участках поверхности
трения образца и дорожке трения контртела.
Испытания показали, что износ металла, нап-
лавленного опытной проволокой ПП-АН105оп,
примерно вдвое меньше, чем у наплавленного
стандартной проволокой ПП-АН105 (рис. 3, а).
Износ колец-контртел, которые испытывали в па-
ре с образцами, наплавленными опытной прово-
локой ПП-АН105оп, в 1,2 раза выше чем у тех,
которые испытывались с образцами, наплавлен-
ными стандартной проволокой ПП-АН105 (рис. 3,
б). Однако суммарная износостойкость пары трения
опытный наплавленный металл–кольцо-контртело
была выше, чем у пары трения стандартный нап-
лавленный металл–кольцо-контртело.
Таким образом, применение в порошковой
проволоке ПП-АН105 шихтовых материалов, со-
держащих ультрадисперсные карбиды, приводит
к измельчению структуры наплавленного металла
типа 110Г13Н и более равномерному распреде-
лению в ней легирующих элементов.
При сухом трении скольжения металл, нап-
лавленный порошковой проволокой ПП-АН105,
шихта которой содержит ультрадисперсные кар-
биды, подвержен наклепу в большей степени и
в результате характеризуется в 2 раза более
высокой стойкостью, чем металл, наплавленный
стандартной проволокой ПП-АН105.
1. Металлургия высокомарганцевой стали / М. И. Гасик,
Ю. Н. Петров, И. А. Семенов и др. — Киев: Техніка,
1990. — 136 с.
2. Житнов С. В., Давыдов Н. Г., Братчиков С. Г. Высоко-
марганцевые стали. — М.: Металлургия, 1995. — 302 с.
3. Астафьев А. А. Влияние размера зерна на свойства мар-
ганцовистой аустенитной стали 110Г13Л // Металлове-
дение и терм. обработка металлов. — 1997. — № 5. —
С. 18–20.
4. Рябцев И. А., Кондратьев И. А. Механизированная элек-
тродуговая наплавка деталей металлургического обору-
дования. — Киев: Екотехнологія, 1999. — 62 с.
5. Влияние шихтовых материалов порошковых проволок,
содержащих ультрадисперсные карбиды, на свойства
наплавленного металла типа инструментальных сталей /
И. А. Рябцев, И. А. Кондратьев, Н. Ф. Годзыра и др. //
Автомат. сварка. — 2009. — № 6. — С. 13–16.
6. Технология электрической сварки металлов и сплавов
плавлением / Под ред. Б. Е. Патона. — М.: Машиностро-
ение, 1974. — 768 с.
Effect of the charge materials containing ultra-dispersed carbides on properties of metal deposited with flux-cored wire
PP-AN105 was studied. It was established that utilisation of ultra-dispersed carbides leads to refining of structure of the
deposited metal and more uniform distribution of alloying elements, thus increasing its cold workability and wear
resistance.
Поступила в редакцию 14.07.2009
Рис. 3. Износ J образцов (а) и контртел (б), наплавленных порошковыми проволоками ПП-АН105оп (1) и ПП-АН105 (2)
4/2010 13
|