Дієвість інкапсуляції функціональної складової шихти зварювального дроту на зміну структури та властивостей металу натоплених шарів

В. В. Перемітько$^{1}$, В. І. Сухомлин$^{1}$, А. В. Євдокимов$^{1}$, А. А. Голякевич$^{2}$

$^{1}$Дніпровський державний технічний університет, вул. Дніпробудівська, 2, 51918 Кам’янське, Україна
$^{2}$ТОВ «ТМ.ВЕЛТЕК», вул. Казимира Малевича, 15, 03150 Київ, Україна

Отримано: 25.07.2024; остаточний варіант - 26.11.2024. Завантажити: PDF

На підставі проведених експериментів доведено ефективність внесення під час дугового натоплення ферованадію зі складу шихти порошкового дроту у вигляді дисперсних частинок, попередньо покритих захисним шаром пластику. Застосовували порошковий дріт марки ВЕЛТЕК-Н620 діяметром у 2,0 мм і дослідні дроти, наближені за хемічним складом шихти до згаданої стандартної марки, в яких для покриття частинок ферованадію використовували порошкоподібний фторопласт (5 г і 50 г вуглеводню на 120 г ферованадію). Додавання модифікаторів з покриттям до шихти не погіршило горіння дуги; розбризкування натопленого металу під час переходу у рідку ванну зменшувалося до помірного. У випадку натоплювання шарів із застосуванням ориґінальних порошкових дротів зафіксовано відмінності. З використанням фторопласту у кількості 5 г на 120 г ферованадію спостерігається пониження вмісту переважної більшости леґувальних компонентів через зростання температури ванни та часу підтримки останньої. Збільшення витрати фторопласту до 50 г забезпечило збереження від випаровування та зростання присутности у нанесеному шарі Ванадію та Хрому. У структурі натопленого шару власне перліту не виявлено. Причиною стала підвищена присутність елементів-карбідоутворювачів, які зв’язали Карбон у карбідні сполуки. Зменшений вміст незв’язаного Карбону в аустеніті також запобігає утворенню мартенситу за подальшого охолодження. Суміжний з лінією стоплення шар основного металу зі зміненим вмістом Карбону за використання дроту з додаванням 5 г фторопласту до шихти має зменшену ширину у 120 мкм, а з додаванням 50 г фторопласту — значно більшу, до 800 мкм. Останній факт можна розцінити, як наслідок збільшення питомої частки Карбону, що переходить до металу, який натоплюється, а також зростання температури розтопу та часу його інтенсивного контактування з основою під час остигання, що приводить до збільшення стійкости аустеніту й інтенсивної дифузії Карбону. Через дифузію Карбону в основний метал співвідношення між перлітними та феритними складовими змінилося, що опосередковано дає підстави оцінювати вміст Карбону у згаданому прошарку на рівні 0,4−0,45 мас.%. Карбіди присутні у великій кількості у всіх зонах. Виявляються місцеві скупчення карбідів Ванадію переважно в місцях розташування меж. У зонах бейнітного перетворення з аустеніту не спостерігається однонаправлена структура, що свідчить про незмінний кристалографічний зв’язок між цими складовими. Тобто направленість бейнітних субкристалів пов’язується не з тепловідводом, а з термодинамікою процесу твердіння. Наявність у макровимірі зон натопленого металу з направленою будовою оцінюється позитивно. Очікується, це буде сприяти підвищенню опірности поверхневого шару щодо зносу. Аналогічно сприймається й відсутність кристалографічної направлености бейніту, який від цього набуває додаткової пластичности та стійкости щодо руйнування під час прикладання зовнішніх сил.

Ключові слова: дугове натоплення, порошковий дріт, ферованадій, покриття частинок пластиком, високолеґована криця, зміна структури.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i05/0523.html

PACS: 06.60.Vz, 52.77.Fv, 61.50.Ks, 68.35.bd, 68.37.Hk, 81.20.Ev, 81.20.Vj


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. O. G. Cherneta, V. I. Sukhomlyn, and S. V. Ralinichenko, Mathematical Modeling, 1, No. 40: 194 (2019) (in Ukrainian).
  2. Yu. S. Borisov, Yu. A. Kharlamov, S. L. Sidorenko, and Ye. N. Ardatovskaya, Gazotermicheskie Pokrytiya iz Poroshkovykh Materialov [Gas Thermal Coatings from Powder Materials] (Kiev: Naukova Dumka: 1987) (in Russian).
  3. T. Terajima, F. Takeuchi, K. Nakata, S. Adachi, K. Nakashima, and T. Igarashi, J. Alloys Comd., 504, Iss. 1: 288 (2010).
  4. A. V. Hruzevych and V. V. Shvets, The Paton Welding J., 10: 40 (2021) (in Ukrainian).
  5. V. I. Pokhmurskyi, M. M. Student, V. M. Dovhunyk, H. V. Pokhmurska, and I. Y. Sydorak, Ehlektroduhovi Vidnovni ta Zakhysni Pokryttya [Electric Arc Restorative and Protective Coatings] (Lviv: National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Mechanical Institute named after G. V. Karpenko: 2005), p. 190 (in Ukrainian).
  6. M. V. Kindrachuk, V. Z. Kutsova, M. A. Kovzel, and O. V. Tisov, Friction and Wear Problems, 1, No. 70: 112 (2016).
  7. V. A. Masliuk, Ye. S. Karaimchuk, and A. A. Bondar, The Scientific Technical Journal Metal Science and Treatment of Metals, 24, No. 2: 44 (2018) (in Ukrainian).
  8. V. I. Tikhonovich, V. P. Havrilyuk, V. V. Tikhonovich, and A. N. Hripachevskiy, Metallurgy and Metal Processing, 3: 16 (2003).
  9. Yen Chien Lung, Fu Je Chen, and Yung Ning Pan, Adv. Mater. Res., 859: 64 (2013).
  10. M. N. Brykov, M. I. Andryushchenko, and R. A. Kulikovskiy, New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering, 2: 59 (2006) (in Russian).
  11. H. Ye. Fedorov, M. M. Yamshynskyi, Ye. O. Platonov, A. Yu. Kuzmenko, and K. S. Radchenko, Scientific News of NTUU ‘KPI’, 1: 95 (2009) (in Ukrainian).
  12. G. V. Ksendzik, Primenenie Iznosoctoikikh Chugunov dlya Naplavki Stalnykh Detaley [The Use of Wear-Resistant Cast Irons for Surfacing Steel Parts] (Kiev: Machinery: 1968) (in Russian).
  13. M. M. Brykov, Metalozn. Obrobka Met., 26: 54 (2020) (in Ukrainian).
  14. A. A. Babinets and I. O. Ryabtsev, The Paton Welding J., 10: 3 (2021) (in Ukrainian).
  15. O. P. Voronchuk, O. P. Zhudra, T. V. Kaida, O. V. Petrov, L. M. Kapitanchuk, and I. L. Bogaichuk, The Paton Welding J., 8: 29 (2022).
  16. V. Peremitko, A. Golyakevich, A. Yevdokymov, V. Sukhomlyn, and V. Artemchuck, Schweissen und Schneiden, 1−2: 40 (2024).