Влияние способа введения нанопорошка диоксида кремния в сварочную ванну на износостойкость и структуру низколегированного наплавленного металла

В. Д. Кузнецов$^{1}$, Д. В. Степанов$^{1}$, В. В. Перемитько$^{2}$, О. Л. Косинская$^{2}$, А. И. Панфилов$^{2}$, И. В. Коломоец$^{2}$

$^{1}$Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», просп. Победы, 37, 03056 Киев, Украина
$^{2}$Днепровский государственный технический университет, ул. Днепростроевская, 2, 51918 Каменское, Украина

Получена: 16.07.2019; окончательный вариант - 22.04.2020. Скачать: PDF

Изучено влияние способа введения при дуговой наплавке нанопорошка SiO$_2$ в сварочную ванну на износостойкость и структуру низколегированного наплавленного металла. Диоксид кремния фиксировали предварительным разбрызгиванием на поверхность спиртового раствора, нанесением смеси нанопорошка с флюсами или карандашом из парафина и SiO$_2$. Наплавку металла проводили на образцы из стали 09Г2С проволоками Нп-30ХГСА под флюсом АН-60 и Св-08Г2С под флюсом АН-348А. Для корректности сравнения результатов режим наплавки сохраняли неизменным. Испытания на износостойкость проводили для условий трения металла о металл по схеме вал–колодка. Величина износа, полученная в результате испытаний, определялась взвешиванием или обмером образцов до и после процесса истирания. Выявлена зависимость характера изменений в наплавленном металле от способа внесения дополнительных материалов. Наиболее заметно повышение твёрдости при введении нанооксидов в смеси с флюсом АН-60 и по спрей-технологии и применении проволоки Нп-30ХГСА. Максимальную износостойкость имеют образцы, наплавленные той же проволокой при внесении в сварочную ванну нанопорошка, закреплённого парафином. Эффективность схем введения зависит от системы легирования электродного материала: при наплавке проволокой Св-08Г2С одновременного роста твёрдости и износостойкости не наблюдается. Введение нанооксидов кремния в смеси с флюсом приводит к формированию мелкодисперсной структуры ферритокарбидного состава. Фиксируется комбинация феррита разной морфологии: полигональный феррит на границах зёрен, от которых растёт видманштетный феррит, и разнонаправленные пластины игольчатого феррита. От внесения нанопорошка диоксида кремния в смеси с парафином увеличивается количество цементитных выделений. Выяснено, что возрастание твёрдости пропорционально измельчению ферритокарбидной составляющей структуры, а повышение износостойкости — количества цементитных выделений.

Ключевые слова: дуговая наплавка, внесение нанопорошка, варьирование схем, твёрдость, износостойкость, структурно-фазовый состав наплавленного металла.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i08/1107.html

PACS: 06.60.Vz, 62.20.Qp, 62.23.Pq, 81.20.Vj, 81.40.Pq, 81.65.-b


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. Ю. С. Карабасова, Новые материалы (Москва: МИСиС, 2002).
  2. І. К. Походня, В. В. Головко, С. М. Степанюк, Д. Ю. Єрмоленко, Фізико-хімічна механіка матеріалів, No. 6: 68 (2012).
  3. В. В. Головко, С. Н. Степанюк, Д. Ю. Ермоленко, Автоматическая сварка. № 2: 16 (2015). Crossref
  4. В. В. Головко, В. Д. Кузнецов, С. К. Фомічов, П. І. Лобода, Нанотехнології у зварюванні низьколегованих високоміцних сталей (Київ: НТУУ «КПІ»: Політехніка: 2016).
  5. Г. Н. Соколов, И. В. Лысак, А. С. Трошков, И. В. Зорин, С. С. Горемыкина, А. В. Самохин, Н. В. Алексеев, Ю. В. Цветков, Физика и химия обработки материалов, № 6: 41 (2009).
  6. П. І. Лобода, В. Д. Кузнецов, І. В. Смирнов, М. О. Сисоєв, К. П. Шаповалов, Прогресивні технології і системи машинобудування, 1, №1: 174 (2014).
  7. В. А. Полубояров, Гао Хонг, Чен Меилинг, Сб. труд. Второй Всеросс. конф. по наноматериалам «НАНО 2007» (13–16 марта 2007 г.) (Новосибирск: Наука: 2007), с.75.
  8. И. И. Фрумин, Автоматическая электродуговая наплавка (Харьков: Металлургиздат: 1961).
  9. И. А. Рябцев, И. К. Сенченков, Теория и практика наплавочных работ (Киев: Экотехнология: 2013).