Влияние углерода на эффект вторичного твердения стали системы Fe–C–Ni–Cr–Mo–Si–Ti–Al, полученной наплавкой порошковой проволокой

Для наплавки износостойких покрытий широко применяют порошковые проволоки на основе высокопрочных сталей с эффектом вторичного твердения. Исследованы особенности карбидно-интерметаллидного упрочнения старением экономнолегированной стали Н7Х6М2С2ТЮ с различной концентрацией углерода, полученной наплавкой порошковой проволокой. Установлено, что наилучшие показатели дюрометрических свойств такая сталь имеет после старения при температуре 550 ?С в течение двух часов при концентрации углерода 0,25 %. В этом случае микротвердость матрицы достигает 681 HV, упрочняющих фаз — 1098 HV, а твердость стали — 53 HRC. Показано, что структура стали после старения состоит из мартенсита и пятнадцати видов соединений фазовых составляющих. Установлено, что упрочнение стали обусловлено образованием комплексов из одиннадцати интерметаллидов — NiAl, Cr0,92Mo3,08, Fe0,875Mo0,125, Fe0,68Si0,25Cr0,1, D2Ti, Mo0,984Ni0,016, Ti3Al, Ni3Ti, FeCr, AlFe, NiTi2 — и четырех карбидов — TiD0,707C0,5, Cr3C2, TiC, SiC. Достаточно высокие значения твердости такой стали после старения позволяют рекомендовать порошковую проволоку, созданную на ее основе, для износостойкой наплавки покрытий.
EDN: ALDTDL, https://elibrary/aldtdl

Литература

[1] Тененбаум М.М. Износостойкость конструкционных материалов и деталей машин. Москва, Машиностроение, 1966. 331 с.

[2] Рыбакова Л.М., Куксенова Л.И. Структура и износостойкость металла. Москва, Машиностроение, 1982. 212 с.

[3] Sha W., Guo Z. Maraging steel. Woodhead Publishing, 2009. 216 p.

[4] Бодяко М.Н., Астапчик С.А., Ярошевич Г.Б. Мартенситностареющие стали. Минск, Наука и техника, 1976. 245 с.

[5] Перкас М.Д., Кардонский В.М. Высокопрочные мартенситостареющие стали. Москва, Металлургия, 1970. 223 с.

[6] Рябцев И.А., Кусков Ю.М., Рябцев И.И. Наплавочный сплав с повышенным эффектом вторичного твердения. Материаловедение, 2006, № 12, с. 37–41.

[7] Cuppari M.G.D.V., Souza R.M., Sinatora A. Effect of hard second phase on cavitation erosion of Fe-Cr-Ni-C alloys. Wear, 2005, vol. 258, no. 1–4, pp. 596–603, doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2004.09.019

[8] Райков С.В., Коновалов С.В., Капралов Е.В. и др. Формирование износостойких поверхностных слоев наплавкой. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия, 2015, т. 58, № 10, с. 769–774, doi: https://doi.org/10.17073/0368-0797-2015-10-769-774

[9] Нефедьев С.П., Дема Р.Р., Котенко Д.А. Абразивная и ударно-абразивная износостойкость твердых наплавленных покрытий. Вестник ЮУрГУ. Сер. Металлургия, 2015, т. 15, № 1, с. 103–106.

[10] Кальянов В.Н., Багров В.А. Мартенситно-стареющие стали для наплавки штампов. Сварочное производство, 2003, № 2, с. 35–37.

[11] Походня И.К., Шлепаков В.Н., Максимов С.Ю. и др. Исследования и разработки ИЭС им. Е.О. Патона в области электродуговой сварки и наплавки порошковой проволокой (обзор). Автоматическая сварка, 2010, № 12, с. 34–42.

[12] Кондратьев И.А., Рябцев И.А., Черняк Я.П. Порошковая проволока для наплавки слоя мартенситностареющей стали. Автоматическая сварка, 2006, № 4, с. 50–53.

[13] Коберник Н.В., Галиновский А.Л., Панкратов А.С. и др. Опыт применения порошковой проволоки в качестве присадочной при наплавке износостойких покрытий. Электрометаллургия, 2020, № 12, с. 19–25.

[14] Еремин Е.Н., Лосев А.С., Бородихин С.А. и др. Исследование жаростойкости металла покрытия, полученного наплавкой порошковой проволокой 10Г7М3С2АФТЮ. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2020, № 12, с. 26–33, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2020-12-26-33

[15] Бирман С.Р. Экономнолегированные мартенситностареющие стали. Москва, Металлургия, 1974. 208 с.

[16] Малинов Л.С., Малинов В.Л. Экономнолегированные сплавы с мартенситными превращениями и упрочняющие технологии. Харьков, ННЦ ХФТИ, 2007. 352 с.

[17] Чейхляк А.П. Экономнолегированные метастабильные сплавы и упрочняющие технологии. Харьков, ННЦ ХФТИ, 2003. 212 с.

[18] Кальянов В.Н. Структура и характеристики износостойкого экономнолегированного наплавленного металла. Сварочное производство, 1997, № 4, с. 13–17.

[19] Кудря А.В., Соколовская Э.А., Ахмедова Т.Ш. и др. Информативность морфологии структур твердых сплавов для прогноза качества наплавок. Цветные металлы, 2017, № 12, с. 78–83, doi: https://doi.org/10.17580/tsm.2017.12.10

[20] Buchely M.F., Gutierrez J.C., Leon L.M. et al. The effect of microstructure on abrasive wear of hardfacing alloys. Wear, 2005, vol. 259, no. 1–6, pp. 52–61, doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2005.03.002

[21] Buchman V.E., Shipway P.H., McCartney D.G. Microstructure and abrasive wear behaviour of shielded metal arc welding hardfacings used in the sugarcane industry. Wear, 2007, vol. 263, no. 1–6, pp. 99–110, doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2006.12.053

[22] Taneike M., Sawada K., Abe F. Effect of carbon concentration on precipitation behavior of M23C6 carbides and MX carbonitrides in martensitic 9Cr steel during heat treatment. Metall. Mater. Trans. A, 2004, vol. 35, no. 4, pp. 1255–1262, doi: https://doi.org/10.1007/s11661-004-0299-x

[23] Коберник Н.В., Панкратов А.С., Петрова В.В. и др. Влияние карбида хрома на структуру наплавленного металла при его введении в состав шихты присадочной порошковой проволоки. Технология металлов, 2021, № 10, с. 12–19.

[24] Чигарев В.В., Малинов В.Л., Зусин А.М. Влияние содержания углерода на износостойкость и свойства наплавленного металла, содержащего метастабильный аустенит. Сварочное производство, 2015, № 8, с. 31–34.