vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2025-3(53)-94-103vsgiu-725Research ArticleРаздел 2. Металлургия и материаловедениеSection 2. Metallurgy and Materials ScienceСРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРНЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАПЛАВЛЕННОГО СЛОЯ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙCOMPARATIVE STUDY OF MICROSTRUCTURAL AND MECHANICAL CHARACTERISTICS OF THE DEPOSITED LAYER BY POWDER WIREhttps://orcid.org/0000-0002-7305-6692МихноАлексей РомановичMikhnoAlexey R.

директор НПЦ «Сварочные процессы и технологии»

Director of NPC "Welding Processes and Technologies"

mihno_ar@sibsiu.ruhttps://orcid.org/0009-0003-2592-6539ЧерепановаГалина ИгоревнаCherepanovaGalina I.

инженер-исследователь научно-исследовательской лаборатории электронной микроскопии и обработки изображений

Research Engineer at the Research Laboratory of Electron Microscopy and Image Processing

glcherepanova25@mail.comhttps://orcid.org/0009-0000-7953-2920ЛомиворотовНиколай ПавловичLomivorotovNikolay P.

инженер-исследователь научно-исследовательской лаборатории электронной микроскопии и обработки изображений

Research Engineer at the Research Laboratory of Electron Microscopy and Image Processing

lomivorotov_np@sibsiu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8098-5895ЗапольскаяЕкатерина МихайловнаZapolskayaEkaterina M.

к.т.н., старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории электронной микроскопии и обработки изображений

Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher at the Research Laboratory of Electron Microscopy and Image Processing

beloglazova-ekat@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1631-9644ПанченкоИрина АлексеевнаPanchenkoIrina A.

к.т.н., заведующий научно-исследовательской лаборатории электронной микроскопии и обработки изображений

Cand. Sci. (Eng.), Head of the Scientific Laboratory of Electron Microscopy and Image Processing

i.r.i.ss@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4809-8660КоноваловСергей ВалерьевичKonovalovSergey V.

д.т.н., проректор по научной и инновационной деятельности

Dr. Sci. (Eng.), Prof., vice-rector for Research and Innovation

konovalov@sibsiu.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian Federation2025300920250394103Copyright © Михно А., Черепанова Г., Ломиворотов Н., Запольская Е., Панченко И., Коновалов С., 20252025Михно А., Черепанова Г., Ломиворотов Н., Запольская Е., Панченко И., Коновалов С.Mikhno A., Cherepanova G., Lomivorotov N., Zapolskaya E., Panchenko I., Konovalov S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/725

Представлены исследования микроструктуры и механических характеристик наплавленных покрытий, полученных с использованием порошковых проволок, содержащих различные легирующие элементы. Особое внимание уделено двум типам порошковых проволок: EnDOtec DO*15, которая состоит из железа, хрома, молибдена и вольфрама, и более сложной системе Fe ‒ Si ‒ W ‒ Mn ‒ Cr ‒ C ‒ V, разработанной в Сибирском государственном индустриальном университете. Получена оптимальная структура образцов, которая позволила минимизировать присутствие неметаллических включений (силикатов и оксидов), способных негативно влиять на механических характеристиках материалов. Для оценки механических свойств образцов проводили измерения нанотвердости и модуля упругости с применением нанотвердомера НаноСкан-4D. Структура проволоки EnDOtec DO*15 обеспечивает более равномерное распределение легирующих элементов, что в свою очередь способствует повышению прочности материала. В системе Fe ‒ Si ‒ W ‒ Mn ‒ Cr ‒ C ‒ V наблюдается повышенное количество неметаллических включений, что отрицательно влияет на ее механические свойства. Наилучшие показатели нанотвердости зафиксированы для проволоки EnDOtec, однако для системы Fe ‒ Si ‒ W ‒ Mn ‒ Cr ‒ C ‒ V модуль упругости равнен 125,84 ГПа, что указывает на ее высокую эффективность при серьезных механических загрузках. Полученные результаты подтверждают важность выбора порошковой проволоки в зависимости от конкретных требований к долговечности и механическим свойствам наплавленных покрытий.

Studies of the microstructure and mechanical characteristics of deposited coatings obtained using powder wires containing various alloying elements are presented. Special attention is paid to two types of hollow wires: EnDOtec DO*15, which consists of iron, chromium, molybdenum and tungsten, and the more complex Fe ‒ Si ‒ W ‒ Mn ‒ Cr ‒ C ‒ V system developed at the Siberian State Industrial University. The optimal structure of the samples was obtained, which made it possible to minimize the presence of non-metallic inclusions (silicates and oxides) that can negatively affect the mechanical characteristics of the materials. To assess the mechanical properties of the samples, measurements of nanohardness and modulus of elasticity were carried out using a NanoScan-4D nanohardometer. The structure of the EnDOtec DO*15 wire ensures a more uniform distribution of alloying elements, which in turn contributes to an increase in the strength of the material. The Fe ‒ Si ‒ W ‒ Mn ‒ Cr ‒ C ‒ V system has an increased number of nonmetallic inclusions, which negatively affects its mechanical properties. The best nanohardness values were recorded for EnDOtec wire, however, the Fe ‒ Si ‒ W ‒ Mn ‒ Cr ‒ C ‒ V system had an elasticity modulus of 125.84 GPa, which indicates its high efficiency under severe mechanical loads. The results obtained confirm the importance of choosing a powder wire depending on the specific requirements for durability and mechanical properties of the deposited coatings.

порошковая проволоканаплавленный слойструктуранеметаллические включенияхимический составнанотвердостьpowder wiredeposited layerstructurenon-metallic inclusionschemical compositionnanohardnessReferencesFilippov M.A., Shumyakov V.I., Balin S.A., Zhilin A.S., Lehchilo V.V., Rimer G.A. Structure and wear resistance of deposited alloys based on metastable chromium-carbon austenite. Welding International. 2015;29(10):819–822.Filippov M.A., Shumyakov V.I., Balin S.A., Zhilin A.S., Lehchilo V.V., Rimer G.A. Structure and wear resistance of deposited alloys based on metastable chromium-carbon austenite. Welding International. 2015;29(10):819–822.https://doi.org/10.1080/09507116.2014.986891https://doi.org/10.1080/09507116.2014.986891Metlitskii V.A. Flux-cored wires for arc welding and surfacing of cast iron. Welding International. 2008;22(11):796–800.Metlitskii V.A. Flux-cored wires for arc welding and surfacing of cast iron. Welding International. 2008;22(11):796–800. https://doi.org/10.1080/09507110802593646https://doi.org/10.1080/09507110802593646Liu D.S., Liu R.P., Wei Y.H. Influence of tungsten on microstructure and wear resistance of iron base hardfacing alloy. Materials Science and Technology. 2014;30(3):316–322.Liu D.S., Liu R.P., Wei Y.H. Influence of tungsten on microstructure and wear resistance of iron base hardfacing alloy. Materials Science and Technology. 2014;30(3):316–322.https://doi.org/10.1179/1743284713Y.0000000359https://doi.org/10.1179/1743284713Y.0000000359Borodikhin S.A., Eremin E.N., Losev A.S. Powder wire with boron carbide for reducing surfacing of rolling rolls. Rossiya molodaya: peredovye tekhnologii v promyshlennost'. 2015;(1):11–14. (In Russ.).Бородихин С.А., Еремин Е.Н., Лосев А.С. Порошковая проволока с карбидом бора для восстановительной наплавки прокатных валков. Россия молодая: передовые технологии – в промышленность. 2015;(1):11–14.Li R., He D.Y., Zhou Z., Wang Z.J., Song X.Y. Wear and high temperature oxidation behavior of wire arc sprayed iron based coatings. Surface Engineering. 2014;30(11):784–790.Li R., He D.Y., Zhou Z., Wang Z.J., Song X.Y. Wear and high temperature oxidation behavior of wire arc sprayed iron based coatings. Surface Engineering. 2014;30(11):784–790.https://doi.org/10.1179/1743294414Y.0000000331https://doi.org/10.1179/1743294414Y.0000000331Makienko V.M., Sokolov P.V., Pervakov D.G. Restoration of parts and assemblies of rolling stock by electric arc welding. Transport Aziatsko-Tikhookeanskogo regiona. 2016;1(6):6–11. (In Russ.).Макиенко В.М., Соколов П.В., Перваков Д.Г. Восстановление деталей и узлов подвижного состава методом электродуговой наплавки. Транспорт Азиатско-Тихоокеанского региона. 2016;1(6):6–11.Ma H.R., Chen X.Y., Li J.W., Chang C.T., Wang G., Li H., Wang X.M., Li R.W. Fe-based amorphous coating with high corrosion and wear resistance. Surface Engineering. 2017;33(1):56–62. https://doi.org/10.1080/02670844.2016.1176718Ma H.R., Chen X.Y., Li J.W., Chang C.T., Wang G., Li H., Wang X.M., Li R.W. Fe-based amorphous coating with high corrosion and wear resistance. Surface Engineering. 2017;33(1):56–62. https://doi.org/10.1080/02670844.2016.1176718Kapralov E.V., Budovskikh E.A., Gromov V.E. Formation of nanostructure-phase conditions and properties of wear-resistant cladding on steel. Nanoinzheneriya. 2015;4(46):14–23.Kapralov E.V., Budovskikh E.A., Gromov V.E. Formation of nanostructure-phase conditions and properties of wear-resistant cladding on steel. Nanoinzheneriya. 2015;4(46):14–23.Babinets A.A., Ryabtsev I.A., Panfilov A.I., Zhdanov V.A., Ryabtsev I.I. Influence of methods of arc surfacing with flux-cored wire on penetration of base metal and formation of deposited metal. The Paton Welding Journal. 2016;(11):17–22. https://doi.org/10.15407/tpwj2016.11.03A.ABabinets A.A., Ryabtsev I.A., Panfilov A.I., Zhdanov V.A., Ryabtsev I.I. Influence of methods of arc surfacing with flux-cored wire on penetration of base metal and formation of deposited metal. The Paton Welding Journal. 2016;(11):17–22. https://doi.org/10.15407/tpwj2016.11.03A.ADeng X.T., Fu T.L., Wang Z.D., Misra R.D.K., Wang G.D. Epsilon carbide precipitation and wear behaviour of low alloy wear resistant steels. Materials Science and Technology. 2016;32(4):320–327. https://doi.org/10.1080/02670836.2015.1137410Deng X.T., Fu T.L., Wang Z.D., Misra R.D.K., Wang G.D. Epsilon carbide precipitation and wear behaviour of low alloy wear resistant steels. Materials Science and Technology. 2016;32(4):320–327. https://doi.org/10.1080/02670836.2015.1137410Ryabtsev I.O., Babinets A.A., Lentugov I.P., Zhdanov V.O., Ryabtsev I.I., Osin V.V. Methods of Investigation of the Deposited Metal Properties and Their Application for the Development of Flux Cored Wires. Materials Science. 2024;59(4):467–473.Ryabtsev I.O., Babinets A.A., Lentugov I.P., Zhdanov V.O., Ryabtsev I.I., Osin V.V. Methods of Investigation of the Deposited Metal Properties and Their Application for the Development of Flux Cored Wires. Materials Science. 2024;59(4):467–473.Usol'tsev A.A., Kozyrev N.A., Bashchenko L.P., Kryukov R.E., Zhukov A.V. Development of Fe – C – Si – Mn – Cr – W – V powder wire system with additives of carbon-fluorinated material and titanium. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya. 2023;66(4):403–409. (In Russ.). https://doi.org/10.17073/0368-0797-2023-4-403-409Усольцев А.А., Козырев Н.А., Бащенко Л.П., Крюков Р.Е., Жуков А.В. Разработка порошковой проволоки системы Fe – C – Si – Mn – Cr – W – V с присадками углеродфторсодержащего материала и титана. Известия вузов. Черная металлургия. 2023;66(4):403–409. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2023-4-403-409Kozyrev N.A., Rudakov S.G., Kryukov R.E. Calculation of the parameters of the mode and dimensions of the seam during arc welding. Novokuznetsk: ITs SibGIU. 2014:27. (In Russ.).Козырев Н.А., Рудаков С.Г., Крюков Р.Е. Расчет параметров режима и размеров шва при дуговой сварке. Новокузнецк: ИЦ СибГИУ. 2014:27.Kibko N.V., Usol'tsev A.A., Mikhno A.R., Sychev A.A. Investigation of the structure and properties of titanium deposited in powdered metal by wires of Fe – C – Si – Mn – Cr – W –V and Fe – C – Si – Mn – Cr – Mo – Ni systems. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov. 2022;5(803):43–45. (In Russ.).Кибко Н.В., Усольцев А.А., Михно А.Р., Сычев А.А. Исследование структуры и свойств титана наплавленного порошкового металла проволоками систем Fe – C – Si – Mn – Cr – W – V и Fe – C – Si – Mn – Cr – Mo – Ni. Ме-талловедение и термическая обработка металлов. 2022;5(803):43–45.Yakovlev D.S. Analysis of technological features of powder wire welding. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Metallurgiya. 2014;14(2):92–95. (In Russ.).Яковлев Д.С. Анализ технологических особенностей сварки порошковой проволокой. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2014;14(2):92–95.Raikov S.V., Konovalov S.V., Kapralov E.V. etc. Formation of wear-resistant surface layers by surfacing. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya. 2015;58(10):769–774. (In Russ.). https://doi.org/10.17073/0368-0797-2015-10-769-774Райков С.В., Коновалов С.В., Капралов Е.В. и др. Формирование износостойких поверхностных слоев наплавкой. Известия вузов. Черная металлургия. 2015;58(10):769–774. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2015-10-769-774Konovalov S.V., Panchenko I.A., Gostevskaya A.N. Influence of the chemical composition of the surfacing material on its structure and properties. In: Metallurgy: technologies, innovations, quality: Proceedings of the XXIV International Scientific and Practical Conference. Novokuznetsk: Izd. tsentr SibGIU. 2024:195‒197. (In Russ.).Коновалов С.В., Панченко И.А., Гостевская А.Н. Влияние химического состава напла-вочного материала на его структуру и свойства. В кн.: Металлургия: технологии, инновации, качество: Труды XXIV Международной научно-практической конференции. Новокузнецк: Изд. центр СибГИУ. 2024:195‒197.Eremin E.N., Losev A.S., Borodikhin S.A. etc. Powder-coated wire for welding corrosion-resistant and wear-resistant steel. Vestnik mashinostroeniya. 2018;(7):66‒68. (In Russ.).Еремин Е.Н., Лосев А.С., Бородихин С.А. и др. Порошковая проволока для наплавки коррозионно-стойкой и износостойкой стали. Вестник машиностроения. 2018;(7):66‒68.Gromov V.E., Yur'ev A.B., Ivanov Yu.F. etc. Electron microscopic examination of the surfacing contact zone (high-speed steel P2M9) ‒ substrate (30HGSA steel). Bulletin of the Siberian State Industrial University. 2025;2(52):9‒16. (In Russ.). https://doi.org/10.57070/2304-4497-2025-2(52)-9-16Громов В.Е., Юрьев А.Б., Иванов Ю.Ф. и др. Электронно-микроскопическое исследование зоны контакта наплавка (быстрорежущая сталь Р2М9) ‒ подложка (сталь 30ХГСА). Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2025;2(52):9‒16. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2025-2(52)-9-16Deng X.T., Fu T.L., Wang Z.D., Misra R.D.K., Wang G.D. Epsilon carbide precipitation and wear behaviour of low alloy wear resistant steels. Materials Science and Technology. 2016;32(4):320–327. https://doi.org/10.1080/02670836.2015.1137410Deng X.T., Fu T.L., Wang Z.D., Misra R.D.K., Wang G.D. Epsilon carbide precipitation and wear behaviour of low alloy wear resistant steels. Materials Science and Technology. 2016;32(4):320–327. https://doi.org/10.1080/02670836.2015.1137410Deng X.T., Fu T.L., Wang Z.D., Misra R.D.K., Wang G.D. Epsilon carbide precipitation and wear behaviour of low alloy wear resistant steels. Materials Science and Technology. 2016;32(4):320–327. https://doi.org/10.1080/02670836.2015.1137410

The authors declare that there are no conflicts of interest present.