ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ МОНОКАРБИДА ВОЛЬФРАМА НА СТРУКТУРУ НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА

Авторы

  • М. А. Шекшеев Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск http://orcid.org/0000-0003-4790-2821
  • С. В. Михайлицын Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск http://orcid.org/0000-0001-6414-3105
  • А. Б. Сычков Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск http://orcid.org/0000-0002-4127-0248
  • А. Н. Емелюшин Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск http://orcid.org/0000-0002-2983-1153
  • Е. Н. Ширяева Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск http://orcid.org/0000-0001-5143-3285

DOI:

https://doi.org/10.14529/met180414

Ключевые слова:

покрытый электрод, сварка, наплавка, нанопорошок, карбид вольфрама, тугоплавкие соединения, модифицирование, микроструктура, механические свойства

Аннотация

Постановка задачи (актуальность работы): статья посвящена проблемам структурообразования при сварке низкоуглеродистых, низколегированных сталей. Формирование структуры металла сварных соединений происходит в сложных термических условиях, которые определяют комплекс эксплуатационных свойств. Наличие в металле сварного шва крупных столбчатых кристаллов является потенциально опасным фактором, так как при определенных условиях подобные структуры могут выступать концентраторами напряжений и служить источником разрушения. В работе рассматривается возможность управления первичной структурой наплавленного металла путем введения в расплав сварочной ванны нано- и ультрадисперсных частиц тугоплавкого материала. Цель работы: исследование влияния нано- и ультрадисперсных частиц монокарбида вольфрама WC на структуру наплавленного металла. Используемые методы: был проведен лабораторный эксперимент, который заключался в изготовлении электродов, содержащих в своем покрытии различное количество ультрадисперсного порошка WC; наплавке и изготовлении образцов; исследовании полученных образцов методом световой микроскопии (микроскоп Микромед-Мет) и измерении твердости по Виккерсу (прибор HV-1000). Новизна: получены новые данные о влиянии концентрации ультрадисперсного порошка WC в покрытии электрода на структуру наплавленного металла. Результат: структура металла, наплавленного электродами, содержащими в обмазке 0; 0,02 и 0,2 % (от массы сухой смеси) порошка WC, характеризуется наличием столбчатых кристаллов, окруженных сеткой периферийного феррита, образовавшегося вдоль границ первичных зерен. Наблюдаются игольчатые включения видманштеттового феррита, прорастающие от края кристаллов к их центру, а также структуры бейнитного типа. Структура металла, наплавленного электродами, содержащими в обмазке 0,4 % (от массы сухой смеси) порошка WC, характеризуется наличием измельченной ячеистой структуры, представленной равноосными кристаллами. Твердость наплавленного металла в образцах находится в диапазоне 184–189 HV. Практическая значимость: получены данные, необходимые для создания новых марок покрытых электродов для сварки-наплавки низкоуглеродистых, низколегированных сталей.

Библиографические ссылки

Kuznecov M.A., Zernin E.A. [Nanotechnologies and Nanomaterials in the Welding Industry]. Svarochnoe proizvodstvo, 2010, no. 12, pp. 23–26. (in Russ.)

Gorynin I.V. [Research and Development of FSUE Central Research Institute KM “Prometheus” in the Field of Structural Nanomaterials]. Rossijskie nanotehnologii, 200, no. 3–4, pp. 36–57. (in Russ.)

Poleckov P.P., Hakimullin K. et al. [Purpose and Scope of Ultra-Cold-Resistant Nanostructured Sheet Metal]. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta, 2017, vol. 15, no. 2, pp. 85–88. (in Russ.) DOI: 10.18503/1995-2732-2017-15-2-85-88

Gol'dshtejn Ja.E., Mizin V.G. Inokulirovanie zhelezo-uglerodistyh splavov [Inoculation of Iron-Carbon Alloys]. Moscow, Metallurgija Publ., 1993. 416 p.

Volchenko V.N., Jampol'skij V.M., Vinokurov V.A. et al., Frolov V.V. (Ed.). Teorija svarochnyh processov [Theory of Welding Processes]. Moscow, Vysshaja shkola Publ., 1988. 559 p.

Sokolov G.N., Lysak V.I. et al. [Phenomenological Model of the Formation of Crystallization Centers in a Metal Melt during Welding under the Influence of Ultrafine Refractory Components], Voprosy materialovedenija, 2015, no. 4, pp. 159–168. (in Russ.)

Sokolov G.N., Lysak V.I. et al. [Modification of the Structure of the Weld Metal with Nanodispersed Tungsten Carbides]. Fizika i himija obrabotki materialov, 2009, no. 6, pp. 41–47. (in Russ.)

Samsonov G.V., Vinickij I.M. Tugoplavkie soedinenija [Refractory Compounds]. Moscow, Metallurgija Publ., 1976. 560 p.

Storms Je. Tugoplavkie karbidy [Refractory Carbides]. Moscow, Atomizdat Publ., 1970. 304 p.