СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОТПУСКА

Авторы

  • Василий Витальевич Почетуха Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0003-0492-6188
  • Людмила Петровна Бащенко Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0003-1878-909X
  • Анастасия Николаевна Гостевская Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0002-7328-5444
  • Евгений Александрович Будовских Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0002-3795-0726
  • Виктор Евгеньевич Громов Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0002-5147-5343
  • Александр Сергеевич Чапайкин Сибирский государственный индустриальный университет

DOI:

https://doi.org/10.57070/2304-4497-2023-3(45)-30-38

Ключевые слова:

быстрорежущая сталь, плазменная наплавка, легирование, азот, отпуск, микроструктура, карбидная фаза, эвтектика, аустенитно-мартенситная смесь

Аннотация

Методами световой и сканирующей электронной микроскопии на поперечных шлифах проведены металлографические исследования структуры многослойных покрытий быстрорежущей стали Р19Ю, сформированных в среде азота при многослойной плазменной наплавке порошковой проволокой. Покрытия имеют разориентированную дендритную структуру с характерным размером осей первого порядка 100 мкм, которая мало изменяется с глубиной. При больших увеличениях детально выявляется карбидная сетка эвтектических карбидов типа Ме6С по границам зерен твердого раствора с размерами ячеек в пределах 5 – 100 мкм. Сетка окаймлена светлым слоем однородного металла, по-видимому, представляющим собой низколегированный феррит. Мелкие ячейки с характерными размерами 5 – 10 мкм имеют однородную ферритную структуру, а в более крупных формируется внутренняя темная область, имеющая аустенитно-мартенситную структуру с включениями мелкоигольчатого мартенсита. В более крупных ячейках формируется внутренняя темная область, имеющая аустенитно-мартенситную структуру с включениями равноосных изолированных карбидов. Поскольку наплавку проводили в среде азота, следует предполагать также образование в ней карбидов, содержащих азот, или карбонитридов. В таких условиях кристаллизации образуются также комплексные карбиды типа Fe3(W-Mo-N-V)3С. Возможно также образование нитридов Fe4N. Характерный размер мартенситных игл в ней составляет 1 – 3 мкм. После четырехкратного высокотемпературного отпуска при 560 °С в результате распада остаточного аустенита, образования мартенсита отпущенного и выделения дисперсных карбидов общая микротвердость возрастает от 472 до 528 HV и ее распределение становится более однородным. При этом наблюдается рост мартенситных игл в пределах от 2 до 6 мкм.

Биографии авторов

Василий Витальевич Почетуха, Сибирский государственный индустриальный университет

к.т.н., старший преподаватель кафедры транспорта и логистики

Людмила Петровна Бащенко, Сибирский государственный индустриальный университет

 к.т.н., доцент кафедры теплоэнергетики и экологии

Анастасия Николаевна Гостевская, Сибирский государственный индустриальный университет

 аспирант кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля

Евгений Александрович Будовских, Сибирский государственный индустриальный университет

д.т.н., доцент, старший научный сотрудник

Виктор Евгеньевич Громов, Сибирский государственный индустриальный университет

 д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля

Александр Сергеевич Чапайкин, Сибирский государственный индустриальный университет

аспирант кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля

Библиографические ссылки

Гладкий П.В., Переплетчиков Е.Ф., Рябцев И.А. Плазменная наплавка. Киев: Екотехнологiя, 2007. 292 с.

Рябцев И.А., Сенченков И.К. Теория и практика наплавочных работ. Киев: Екотехнологiя, 2013. 400 с.

Соснин Н.А., Ермаков С.А., Тополянский П.А. Плазменные технологии. Сварка, нанесение покрытий, упрочнение. Москва: Машиностроение, 2008. 406 с.

Походня И.К., Шлепаков В.Н., Максимов С.Ю., Рябцев И.А. Исследования и разработки ИЭС им. Е.О. Патона в области электродуговой сварки и наплавки порошковой проволокой (Обзор) // Автоматическая сварка. 2010. № 12 (692). С. 34–42.

Sahoo A., Tripathy S. Development in plasma arc welding process: A review // Materials. Today: Proceedings. 2021. Vol. 41. No. 2. P. 363–368. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.562

Ramkumar P., Karthikeyan M.K., Gupta R.K., Anil Kumar V., Magadum Ch., Muthupandi V. Plasma arc welding of high strength 0.3 % C–CrMoV (ESR) Steel // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2017. Vol. 70. No. 5. P. 1317–1322. https://doi.org/10.1007/s12666-016-0927-3

Fatima S., KhanM., Jaffery S.H.I., Ali L., Butt S.I., Mujahid M. Optimization of process parameters for plasma arc welding of austenitic stainless steel (304 L) with low carbon steel (A-36) // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L // Journal of Materials: Design and Applications. 2016. Vol. 230. No. 2. P. 640–653. https://doi.org/10.1177/1464420715584392

Wu C.S., Wang L., Ren W.J., Zhang X.Y. Plasma arc welding: Process, sensing, control and modeling // Journal of Manufacturing Processes. 2014. Vol. 16. No. 1. P. 74–85. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2013.06.004

Wang Yu., Mao B., Chu Sh., Chen S., Xing H., Zhao H., Wang Sh., Wang Yu., Zhang J., Sun B. Advanced manufacturing of high-speed steels: A critical review of the process design, microstructural evolution, and engineering performance // Journal of Materials Research and Technology. 2023. Vol. 24. P. 8198–8240. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.04.269

Wang H., Hong D., Hou L., Ou P., Wang Z., Shen L., Zhao H. Influence of tempering temperatures on the microstructure, secondary carbides and mechanical properties of spray-deposited AISI M3:2 high-speed steel // Materials Chemistry and Physics. 2020. Vol. 255. Article 123554. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.123554

Lyu C., Zhou J., Zhang X., Yao Y., Zhang Y. Effect of heat treatment on microstructure and impact toughness of a Tungsten-Molybdenum powder metallurgical high-speed steel // Materials Science and Engineering: A. 2021. Vol. 815. Article 141268. https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.141268

Wang Y., Chu S., Mao B., Xing H., Zhang J., Sun B. Microstructure, residual stress, and mechanical property evolution of a spray-formed vanadium-modified high-speed steel processed by post-heat treatment // Journal of Materials Research and Technology. 2022. Vol. 18. P. 1521–1533. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.03.053

Chaus A.S., Sahul M. On origin of delta eutectoid carbide in M2 high-speed steel and its behaviour at high temperature // Materials Letters. 2019. Vol. 256. Article 126605. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2019.126605

Chaus A.S., Braeík M., Sahul M., Domankova M. Microstructure and properties of M2 high-speed steel cast by the gravity and vacuum investment casting // Vacuum. 2019. Vol. 162. P. 183–198. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2019.01.041

Chen N., Luo R., Xiong H., Li Z. Dense M2 high speed steel containing core-shell MC carbonitrides using high-energy ball milled M2/VN composite powders // Materials Science and Engineering: A. 2020. Vol. 771. Article 138628. https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.138628

Yu P., Ziqiang P., Bowen L., Wei X., Ce Zh., Xuanhui Q., Xin L. Influence of heat treatment on the microstructural evolution and mechanical properties of W6Mo5Cr4V2Co5Nb (825K) high speed steel // Materials Science and Engineering: A. 2020. Vol. 787. Article 139480. https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139480

Hu Q., Wang M., Chen Yu., Liu H., Si Z. The Effect of MC-type carbides on the microstructure and wear behavior of s390 high-speed steel produced via spark plasma sintering // Metals. 2022. Vol. 12. No. 12. Article 2168. https://doi.org/10.3390/met12122168

Wang J., Chen C., Zhang C. Effect of Mo and tempering treatment on the microstructural evolution and mechanical properties of M2 high-speed steel prepared by laser directed energy deposition // Steel research international. 2021. Vol. 92. Article 2100225. https://doi.org/10.1002/srin.202100225

Ureña A., Otero E., Utrilla M.V., Múnez C.J. Weldability of a 2205 duplex stainless steel using plasma arc welding // Journal of Materials Processing Technology. 2007. Vol. 182. No. 1-3. P. 624 – 631. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2006.08.030

Коршунов Л.Г., Гойхенберг Ю.Н., Черненко Н.Л. Влияние кремния на структуру, трибологические и механические свойства азот-содержащих хромомарганцевых аустенитных сталей // Физика металлов и металловедение. 2003. Т. 96. № 5. С. 100–110.

Вдовин К.Н., Никитенко О.А., Феоктистов Н.А., Горленко Д.А. Изучение влияния азотированного феррованадия на параметры микроструктуры литых изделий из стали Гадфильда // Литейщик России. 2018. № 3. С. 23–27.

Емелюшин А.Н., Петроченко Е. В., Нефедьев С. П. Исследование структуры и ударно-абразивной износостойкости покрытий системы Fe-C-Cr-Mn-Si, дополнительно легированных азотом // Сварочное производство. 2011. № 10. С. 18–22.

Нефедьев С.П., Емелюшин А.Н. Влияние азота на формирование структуры и свойств плазменных покрытий типа 10Р6М5 // Вестник Югорского государственного университета. 2021. № 3(62). С. 33–45. https://doi.org/10.17816/byusu20210333-45

Емелюшин А.Н., Петроченко Е.В., Нефедьев С.П. Сравнение структуры и свойств литых и наплавленных износостойких материалов // Литейные процессы. 2012. № 11. С. 141–145.

Малушин Н.Н., Громов В.Е., Романов Д.А., Бащенко Л.П., Перегудов О.А. Упрочнение теплостойких сплавов плазмой в среде азота. Новокузнецк: ООО Полиграфист , 2022. 232 с.

Пат. № 2699488 РФ. Способ многослойной наплавки теплостойкими сталями высокой твердости в азотсодержащей среде / Малушин Н.Н., Романов Д.А., Осетковский В.Л., Ковалев А.П., Будовских Е.А., Валуев Д.В.; заявл. 29.02.2019; опубл. 05.09.2019. Бюл.№ 25.

Геллер Ю.А. Инструментальные стали. Москва: Металлургия. 1983. 527 с.

Гольдштейн М.И., Грачев С.В., Векслер Ю.Г. Специальные стали. Москва: МИСиС, 1999. 408 с.

Загрузки

Опубликован

30.09.2023

Как цитировать

Почетуха, В. В. ., Бащенко, Л. П., Гостевская, А. Н. ., Будовских, Е. А. ., Громов, В. Е. ., & Чапайкин, А. С. . (2023). СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОТПУСКА. Вестник Сибирского государственного индустриального университета, 1(3), 30–38. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2023-3(45)-30-38

Выпуск

Раздел

Физика конденсированного состояния

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

<< < 1 2