СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ И СВОЙСТВА ПЛАЗМЕННОЙ НАПЛАВКИ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛЬЮ В СРЕДЕ АЗОТА
DOI:
https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-1(47)-35-47Ключевые слова:
лазменная наплавка, порошковая проволока, электронная микроскопия, структура, механические свойства, трибологические свойстваАннотация
Методами современного физического материаловедения проведены исследования структурно-фазовых состояний и свойств плазменный наплавки из быстрорежущей стали Р18Ю в защитно-легирующей среде азота. Основным элементом структуры наплавленного слоя являются зерна, размер которых составляет 7,0 –22,5 мкм. Микрорентгеноспектральным анализом показано, что элементный состав зерен существенно зависит от анализируемого объема материала и определяется присутствующими включениями второй фазы. Плазменная наплавка нетоковедущей порошковой проволокой приводит к образованию слоя, основными фазами которого являются α-железо и карбиды состава Мe6С (Мe= Fe, W), которые формируют каркасную сетку. Эта сетка представлена двумя морфологически различными типами: в виде протяженных прослоек и областей со структурой эвтектоидного типа. Включения карбидной фазы не содержат дислокационной субструктуры и характеризуются наличием изгибных контуров экстинкции, что свидетельствует об упругих напряжениях материала наплавки. Скалярная плотность хаотически распределенных дислокаций в зернах α-железа составляет 2,2∙1010см–2, а в сетчатой дислокационной субструктуре, объемная доля которой значительно меньше, 1,2∙1011см–2. Методами просвечивающей электронной микроскопии в объеме зерен выявлены частицы карбида ванадия состава V4C3игольчатой морфологии. Выполнена оценка параметра кристаллической решетки (a= 2,888 Å), размера областей когерентного рассеяния (44 нм) и концентрации углерода в твердом растворе α-железа (0,286 % (по массе)). Микротвердость наплавленного слоя составляет 4,7 ГПа, параметр износа 8,9∙10–6мм3/(Н∙м), коэффициент трения 0,7.
Библиографические ссылки
Технологии наплавки деталей горно-металлургического комплекса сталями высокой твердости / Н.Н. Малушин, Д.В. Валуев, В.Л. Осетковский, С.А. Солодский. Томск: Изд-во ТПУ, 2015:212.
Упрочнение теплостойких сплавов плазмой в среде азота / Н.Н.Малушин, В.Е. Громов, Д.А. Романов, Л.П. Бащенко, О.А. Перегудов. Новокузнецк: Полиграфист, 2022:232. EDN:JUAWCF.
Износостойкие наплавки на сталь: структу-ра, фазовый состав и свойства / С.В. Райков, В.Е. Кормышев, В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, С.В. Коновалов. Новокузнецк: Изд. центр СибГИУ, 2017:318. EDN: ZVIXED.
Рябцев И.А., Сенченков И.К. Теория и практика наплавочных работ. Киев: Екотехнологія, 2013:400.
Походня И.К., Шлепаков В.Н., Максимов С.Ю., Рябцев И.А. Исследования и разра-ботки ИЭС им. Е.О. Патона в области элек-тродуговой сварки и наплавки порошковой проволокой. Автоматическая сварка.2010;(12) :34–42.
Вдовин К.Н., Никитенко О.А., Феоктистов Н.А., Горленко Д.А. Изучение влияния азоти-рованного феррованадия на параметры микроструктуры литых изделий из стали Гадфильда. Литейщик России. 2018;(3):23–27.
Нефедьев С.П., Емелюшин А.Н. Влияние азота на формирование структуры и свойств плазменных покрытий типа 10Р6М5. Вестник Югорского государственного универ-ситета.2021;(3):33–45.http://dx.doi.org/10.17816/byusu20210233-45.EDN:XEXXML
Кутепов С.Н., Калинин А.А., Гвоздев А.Е. Современные стали для быстрорежущей обработки металлических сплавов. Изве-стия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018;(10):597–607. EDN: YRBJHN.
Rakhadilov B.K., Wieleba W., Kylyshkanov M.K., Kenesbekov A.B., Maulet M. Structure and phase composition of high-speed steels. Bulletin of the Karaganda University. PhysicsSeries.2020;2(98):83–92. https://doi.org/10.31489/2020Ph2/83-92.EDN: ZHOEOP.
Киреев В.П. Упрочнение быстрорежущей стали динамическим микролегированием и его влияние на износостойкость режущего инструмента. Известия Самарского научно-го центра Российской академии наук.2015;17:6(2):414–418. EDN: WDCVAB.
Rakhadilov B.K., Zhurerova L.G., Scheffler M., Khassenov A.K. Change in high temperature wear resistance of high speed steel by plasma nitriding. Bulletin of the Karaganda Universi-ty. Physics Series. 2018;3(91):59–65. EDN: KJWHYN.
Ouyang Q., Luo P., Zhang F., He Q., Wang Y., Li S. Analyzing the effect of CeB6 on micro-structure and mechanical properties of high-speed steel consolidated by powder metallurgy. Journal of Materials Engineering and Perfor-mance. 2018;27(5):5973–5983. https://doi.org/10.1007/s11665-018-3675-1
Ding C.-C., Zhao M.-D., Li Z.-D., Cao Y.-G. Effect of quenching temperature on micro-structure and properties of high-speed axle steel. Transactions of Materials and Heat Treatment.2018;39(12):49–56.http://dx.doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0311
Rahman N.U., Capuano L., Meer A., Rooij M., Matthews D.T.A., Walmag G., Sinnaeve M., Gar-cía-Junceda A., Castillo M., Römer G.R.B.E.De-velopment and characterization of multilayer laser cladded high speed steels. Additive Manu-facturing. 2018;24:76–85.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.09.009
Matlygin G., Savilov A., Nikolaev A., Timo-feev S. Investigation of form deviations of high-speed steel (HSS) products under turning-milling operation using automatically pro-grammed tools. Science intensive technologies in mechanical engineering. 2023;15–23. https://doi.org/10.30987/2223-4608-2023-7-15-23
Petrova L., Sergeeva A., Vdovin V. Modifica-tion of a high-speed cutting tool surface by combined tungsten steel and nitrogen satura-tion. Science intensive technologies in mechan-ical engineering. 2023;24–32.http://dx.doi.org/10.30987/2223-4608-2023-7-24-32
Egerton F.R. Physical principles of electron microscopy. Basel: Springer International Pub-lishing, 2016:196.
Kumar C.S.S.R. Transmission electron micros-copy. Characterization of nanomaterials. New York: Springer, 2014:717.https://doi.org/10.1007/978-3-642-38934-4
Carter C.B., Williams D.B. eds.Transmission electron microscopy. Berlin: Springer Interna-tional Publishing, 2016:518.
Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Konovalov S.V., Kormyshev V.E., Aksenova K., Teresov A. Structure and properties of strengthening layer on Hardox 450 steel. Materials Science and Technology. 2017;33(17):2040–2045.https://doi.org/10.1134/S003602952203003X
Konovalov S.V., Kormyshev V.E., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Kapralov E.V. Phase com-position and defect substructure of double sur-facing, formed with V-Cr-Nb-W powder wire on steel. Inorganic materials: Applied re-search.2017;8(2):313–317.https://doi.org/10.1134/S2075113317020101
Konovalov S.V., Kormyshev V.E., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Kapralov E.V. Gradient structure generated in Hardox 450 Steel with built-up layer. Inorganic materials: Applied re-search.2018;9(3):427–432.https://doi.org/10.1134/S2075113318030164
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Александр Сергеевич Чапайкин, Виктор Евгеньевич Громов, Пэй Чжан, Юрий Федорович Иванов, Роман Евгеньевич Крюков, Виталий Владиславович Шляров, Александр Петрович Семин
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
