СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРНЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАПЛАВЛЕННОГО СЛОЯ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ

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.

1. 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.

2. https://doi.org/10.1080/09507116.2014.986891

3. Metlitskii V.A. Flux-cored wires for arc welding and surfacing of cast iron. Welding International. 2008;22(11):796–800.

4. https://doi.org/10.1080/09507110802593646

5. 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.

6. https://doi.org/10.1179/1743284713Y.0000000359

7. 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.

8. 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.

9. https://doi.org/10.1179/1743294414Y.0000000331

10. 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.

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/10.1080/02670844.2016.1176718

12. 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.

13. 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.A

14. Deng 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

15. 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.

16. Усольцев 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/10.17073/0368-0797-2023-4-403-409

17. Козырев Н.А., Рудаков С.Г., Крюков Р.Е. Расчет параметров режима и размеров шва при дуговой сварке. Новокузнецк: ИЦ СибГИУ. 2014:27.

18. 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.

19. Яковлев Д.С. Анализ технологических особенностей сварки порошковой проволокой. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2014;14(2):92–95.

20. Райков 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/10.17073/0368-0797-2015-10-769-774

21. 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.

22. 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.

23. Громов 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)-9-16

24. Deng 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