Модифицирование среднехромистого наплавленного металла
Приведены результаты исследований влияния редкоземельных металлов на структуру и свойства среднехромистого наплавленного металла. Показано, что роль добавок редкоземельных металлов проявляется в повышении техно-логической прочности, ударной вязкости и сопротивлении термоусталостному разрушению мета...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102871 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Модифицирование среднехромистого наплавленного металла / К.К. Степнов, В.Н. Матвиенко, А.И. Олдаковский // Автоматическая сварка. — 2011. — № 8 (700). — С. 12-14. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-102871 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Степнов, К.К. Матвиенко, В.Н. Олдаковский, А.И. 2016-06-13T03:08:11Z 2016-06-13T03:08:11Z 2011 Модифицирование среднехромистого наплавленного металла / К.К. Степнов, В.Н. Матвиенко, А.И. Олдаковский // Автоматическая сварка. — 2011. — № 8 (700). — С. 12-14. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102871 621.791.92. Приведены результаты исследований влияния редкоземельных металлов на структуру и свойства среднехромистого наплавленного металла. Показано, что роль добавок редкоземельных металлов проявляется в повышении техно-логической прочности, ударной вязкости и сопротивлении термоусталостному разрушению металла, применяемого для наплавки валков горячей прокатки. Results of studying the influence of rare-earth metals on the structure and properties of medium-chromium deposited metal are presented. It is shown that the role of REM additives is manifested in improvement of technological strength, impact toughness and thermal fatigue fracture resistance of metal applied for hardfacing hot rolling rolls. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Сварочному Факультету ПГТУ - 40 Модифицирование среднехромистого наплавленного металла Modification of medium- chrome deposited metal Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Модифицирование среднехромистого наплавленного металла |
| spellingShingle |
Модифицирование среднехромистого наплавленного металла Степнов, К.К. Матвиенко, В.Н. Олдаковский, А.И. Сварочному Факультету ПГТУ - 40 |
| title_short |
Модифицирование среднехромистого наплавленного металла |
| title_full |
Модифицирование среднехромистого наплавленного металла |
| title_fullStr |
Модифицирование среднехромистого наплавленного металла |
| title_full_unstemmed |
Модифицирование среднехромистого наплавленного металла |
| title_sort |
модифицирование среднехромистого наплавленного металла |
| author |
Степнов, К.К. Матвиенко, В.Н. Олдаковский, А.И. |
| author_facet |
Степнов, К.К. Матвиенко, В.Н. Олдаковский, А.И. |
| topic |
Сварочному Факультету ПГТУ - 40 |
| topic_facet |
Сварочному Факультету ПГТУ - 40 |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Modification of medium- chrome deposited metal |
| description |
Приведены результаты исследований влияния редкоземельных металлов на структуру и свойства среднехромистого
наплавленного металла. Показано, что роль добавок редкоземельных металлов проявляется в повышении техно-логической прочности, ударной вязкости и сопротивлении термоусталостному разрушению металла, применяемого
для наплавки валков горячей прокатки.
Results of studying the influence of rare-earth metals on the structure and properties of medium-chromium deposited metal are presented. It is shown that the role of REM additives is manifested in improvement of technological strength, impact toughness and thermal fatigue fracture resistance of metal applied for hardfacing hot rolling rolls.
|
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102871 |
| citation_txt |
Модифицирование среднехромистого наплавленного металла / К.К. Степнов, В.Н. Матвиенко, А.И. Олдаковский // Автоматическая сварка. — 2011. — № 8 (700). — С. 12-14. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT stepnovkk modificirovaniesrednehromistogonaplavlennogometalla AT matvienkovn modificirovaniesrednehromistogonaplavlennogometalla AT oldakovskiiai modificirovaniesrednehromistogonaplavlennogometalla AT stepnovkk modificationofmediumchromedepositedmetal AT matvienkovn modificationofmediumchromedepositedmetal AT oldakovskiiai modificationofmediumchromedepositedmetal |
| first_indexed |
2025-11-25T20:43:22Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:43:22Z |
| _version_ |
1850530640717414400 |
| fulltext |
УДК 621.791.92
МОДИФИЦИРОВАНИЕ СРЕДНЕХРОМИСТОГО
НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА
К. К. СТЕПНОВ, инж., В. Н. МАТВИЕНКО, канд. техн. наук, А. И. ОЛДАКОВСКИЙ, инж.
(Приазов. гос. техн. ун-т, г. Мариуполь)
Приведены результаты исследований влияния редкоземельных металлов на структуру и свойства среднехромистого
наплавленного металла. Показано, что роль добавок редкоземельных металлов проявляется в повышении техно-
логической прочности, ударной вязкости и сопротивлении термоусталостному разрушению металла, применяемого
для наплавки валков горячей прокатки.
К л ю ч е в ы е с л о в а : дуговая наплавка, керамический
флюс, редкоземельные металлы, наплавленный металл, тех-
нологическая прочность, ударная вязкость, удельная работа
разрушения
Ресурс наплавленных изделий, которые в процес-
се работы испытывают динамические и термо-
циклические нагрузки, существенно зависит от
способности сопротивляться зарождению и раз-
витию технологических и эксплуатационных тре-
щин. Это в полной мере относится к наплавлен-
ному металлу типа Х5МФ и Х12МФ, приме-
няемому для восстановления прокатных валков
и роликов машин непрерывного литья заготовок.
Структура такого металла, механические свойс-
тва, а также функциональные характеристики во
многом зависят от содержания в нем углерода,
с увеличением которого в наплавленном металле
типа стали Х5МФ повышается твердость и соп-
ротивление износу трением металла по металлу
(рис. 1). Вместе с тем возрастает вероятность об-
разования горячих трещин, поскольку в процессе
кристаллизации шва снижается критическая ско-
рость деформации Aкр. Если при содер-
жании углерода до 0,25 мас. % в струк-
туре металла образуется высокоотпу-
щенный мартенсит, а ударная вязкость
составляет не менее 0,30 МДж/м2, то
структура наплавленного металла типа
Х5МФ, в котором содержание углерода
больше 0,25 мас. %, характеризуется
наличием игольчатого мартенсита, по-
ниженной зернограничной прочностью
и повышенной хрупкостью. В структуре
наплавленного металла Х5МФ с
0,33…0,35 мас. % C наряду с реечным
(пакетным) мартенситом присутствует
двойниковый (пластинчатый) мартен-
сит [1]. При динамической нагрузке раз-
рушение наплавленного металла проис-
ходит по микромеханизму интеркрис-
таллитного скола, с чем связана его низ-
кая (менее 0,15 МДж/м2) ударная вязкость. На-
ряду с этим снижается сопротивление развитию
усталостной трещины, что ориентировочно оце-
нивается значением удельной работы разрушения
Aр (рис. 2, а).
Повысить технологическую прочность и тре-
щиностойкость позволяет введение в наплавлен-
ный металл редкоземельных металлов (РЗМ). Эф-
фект достигается за счет связывания серы в ту-
гоплавкие мелкодисперсные соединения и устра-
нения слоистости при ее распределении, сниже-
ния микрохимической неоднородности, измельче-
ния аустенитного зерна [2, 3]. При этом умень-
шается также загрязненность металла шва неме-
таллическими включениями. В металле, наплав-
ленном с использованием керамического флюса
типа ЖСН, содержащего фтористый церий, ко-
личество включений увеличивается незначитель-
но, однако интенсивно возрастает их дисперс-
ность (таблица), а форма изменяется на глобу-
лярную.
© К. К. Степнов, В. Н. Матвиенко, А. И. Олдаковский, 2011
Рис. 1. Влияние содержания углерода на критическую скорость дефор-
мации Aкр (1), твердость HV (2), износостойкость ε (3) и ударную вязкость
KCV (4) наплавленного металла типа Х5МФ
12 8/2011
С увеличением содержания церия во флюсе
(и в наплавленном металле) благодаря рафини-
рованию и модифицированию возрастает крити-
ческая скорость деформации Aкр при наплавке как
проволокой Св-08А, так и Пп-Нп-30ХГСА
(рис. 3). Как видно из рисунка, Aкр возрастает
только до достижения оптимальной доли церия
во флюсе, а соответственно и в наплавленном ме-
талле. При оптимальном содержании церия
(0,008…0,009 мас. %) ударная вязкость металла
20Х6ГМФС повышается с 0,40 до 0,54 МДж/м2.
При дальнейшем (выше оптимального) увели-
чении его содержания возрастает степень загряз-
ненности металла неметаллическими включени-
ями (см. таблицу). При этом значение критичес-
кой скорости деформации Aкр снижается.
В отличие от наплавленного металла типа
стали Х5МФ содержание углерода влияет на
удельную работу разрушения наплавленного ме-
талла Х12МФ, эта зависимость становится мак-
симальной при содержании углерода
0,25 мас. % (рис. 2, б). В структуре
такого металла имеются мартенсит и
ферритно-карбидная смесь, что по-
вышает сопротивление усталостному
разрушению благодаря торможению
трещины у поверхности раздела мар-
тенсита с более пластичным ферри-
том. При дальнейшем увеличении со-
держания углерода резко снижаются
значения Aр из-за низкой трещинос-
тойкости высокоуглеродистого мар-
тенсита. Введение церия в состав на-
плавленного металла типа стали
Количество неметаллических включений в наплавленном металле
20Х6ГМФС с церием на площадь 1 мм2
Содержа-
ние церия
в металле,
мас. %
Объемная
доля вклю-
чений, %
Размер включений, мкм
1,0...1,5 1,5…2,0 2,0…2,5 2,5…3,0 3,0...5,0 <5,0
0 0,217 682 113 110 3 7 49
0,005 0,288 816 138 49 5 7 2
0,008 0,279 887 209 77 18 12 3
0,011 0,274 830 125 46 9 7 0
0,015 0,339 1116 302 105 24 16 2
Рис. 3. Зависимость критической скорости деформации от
содержания церия в керамическом флюсе типа ЖСН при
наплавке проволоками Св-08А (1) и Пп-Нп-30ХГСА (2)
Рис. 2. Влияние содержания углерода и церия на удельную
работу разрушения Aр наплавленного металла типа Х5МФ (а)
и Х12МФ (б) без церия (1) и с церием (2)
Рис. 4. Микроструктуры (×500) наплавленного металла
35Х8ГСМФ (а) и 34Х8ГСМФ с РЗМ (б)
8/2011 13
Х12МФ повышает его сопротивление разруше-
нию во всем диапазоне значений углерода.
Для увеличения срока службы наплавленного
изделия, как правило, стремятся улучшить свойс-
тва поверхностного (износостойкого) слоя.
Однако работоспособность изделия во многом
зависит от состава подслоя, его пластичности [4],
надежности сплавления с основным металлом, а
также образования в нем горячих и холодных тре-
щин. Горячие трещины, возникающие в процессе
наплавки подслоя, во время эксплуатации валков
могут провоцировать образование разрушений ти-
па скола.
Для нанесения подслоя электродных матери-
алов с повышенной стойкостью против образо-
вания горячих трещин используют проволоки, со-
держащие РЗМ, однако их выбор ограничен (Св-
15ГСТЮЦА, Св-20ГСТЮА).
Для оценки возможности использования в ка-
честве подслоя наплавленного под флюсом по-
рошковой проволокой, исследовали композицион-
ный низколегированный металл следующего сос-
тава, мас. %: 0,18…0,26 С; до 1,5 Cr; 0,75…1,05
Mn; 0,55…0,75 Si; ≤ 0,025 S; ≤ 0,025 P;
0,020…0,058 РЗМ. Высокая технологическая
прочность и трещиностойкость металла с
0,18...0,20 % С и 0,040...0,045 мас. % РЗМ поз-
воляют рекомендовать порошковую проволоку
Пп-Нп-26Х1Г1С для наплавки подслоя при вос-
становлении прокатных валков.
Вместе с тем применение порошковой прово-
локи Пп-26Х1Г1С с 0,25...0,26 мас. % С и
0,047...0,052 % РЗМ для наплавки под керами-
ческим флюсом ЖСН-5 позволяет получить из-
носостойкий слой, структура которого более бла-
гоприятна по сравнению с получаемой при ис-
пользовании проволоки Пп-Нп-30ХГСА.
В обоих случаях структура металла мартен-
ситно-ферритная с четко выраженным дендрит-
ным строением (рис. 4). В то же время благодаря
введению РЗМ кристаллы мартенсита отпуска ста-
новятся более дисперсными (рис. 4, б), кроме того,
возрастает доля мартенситной составляющей, чем
определяется высокая твердость HV 450 и дос-
таточная пластичность наплавленного металла.
Такой металл отличается большей технологи-
ческой прочностью и сопротивлением термоус-
талостному разрушению: наплавленный металл
типа 35Х8ГСМФ имеет относительный показа-
тель прочности 1,0 при среднем количестве теп-
лосмен до появления трещин 230…380; а наплав-
ленный металл типа 34Х8ГСМФ с РЗМ — со-
ответственно 1,3…1,4 при среднем числе теплос-
мен 370…490.
Таким образом, при введении РЗМ в состав
наплавленного металла типа Х5МФ и Х12МФ,
применяемых для восстановления прокатных вал-
ков и роликов машин непрерывного литья
заготовок, повышается его технологическая проч-
ность, ударная вязкость, сопротивление термоус-
талостному разрушению и удельная работа
разрушения.
1. Самотугин С. С., Лещинский Л. К. Плазменное упрочне-
ние инструментальных материалов. — Донецк: Новый
мир, 2003. — 338 с.
2. Ефименко Н. Г. О механизме влияния РЗМ на процесс
кристаллизации и формирование первичной структуры
при сварке стали // Свароч. пр-во. — 1990. — № 7. —
С. 12–14.
3. Ефименко Н. Г. Модифицирование, рафинирование и ле-
гирование иттрием применительно к сварке сталей // Ав-
томат. сварка. — 2002. — № 6. — С. 9–14.
4. Расчетный метод оценки термической стойкости нап-
лавленного металла / И. К. Сенченко, И. А. Рябцев, О. П.
Червинко, И. А. Кондратьев // Свароч. пр-во. — 2010. —
№ 7. — С. 3–8.
Results of studying the influence of rare-earth metals on the structure and properties of medium-chromium deposited
metal are presented. It is shown that the role of REM additives is manifested in improvement of technological strength,
impact toughness and thermal fatigue fracture resistance of metal applied for hardfacing hot rolling rolls.
Поступила в редакцию 20.04.2011
14 8/2011
|