Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. Випуск 2. - 2019
Permanent URI for this collectionhttps://dspace.kntu.kr.ua/handle/123456789/9297
Browse
Search Results
Item Вибір системи легування порошкових електродних матеріалів для зміцнення робочих поверхонь обладнання з переробки деревної біомаси(ЦНТУ, 2019) Присяжнюк, П. М.; Семяник, І. М.; Луцак, Д. Л.; Трощук, Л. Л.; Присяжнюк, П. Н.; Семяник, И. М.; Prysyazhnyuk, P.; Semyanyk, I.; Lutsak, D.; Troshchuk, L.З метою забезпечення довговічності робочих поверхонь обладнання для виготовлення паливних брикетів із відходів деревообробної промисловості шляхом використання методів обчислювальної термодинаміки було запропоновано систему легування порошкових електродних матеріалів для нанесення електродугових покриттів Fe-Mn15-Cr15-Ti2-C2. Отримані покриття характеризуються твердістю на рівні 52 HRC, абразивною та корозійною стійкістю, а також здатністю до деформаційного зміцнення. С целью обеспечения долговечности рабочих поверхностей оборудования для изготовления топливных брикетов из отходов деревообрабатывающей промышленности путем использования методов вычислительной термодинамики было предложено систему легирования порошковых электродных материалов для нанесения электродуговых покрытий Fe-Mn15-Cr15-Ti2-C2. Полученные покрытия характеризуются твердостью на уровне 52 HRC, абразивной и коррозионной стойкостью, а также способностью к деформационного упрочнения. The aim of the work was to obtain corrosion-resistant and impact-resistant material for hardfacings the system Fe-Cr-Mn-Ti-C based with modified austenite-carbide structure through thermodynamic analysis of the nature of phase formation during cooling and solidification and experimental studies of the microstructure, hardness, abrasive wear resistance, ability to deformation hardening of electric arc hardfacings from powder electrodes materials. According to the results of the study of the polythermal cross section of the Fe-Mn-Cr-Ti-C system in the concentration range corresponding to the composition of the powder electrode materials, it was found that Ti doping leads to the formation of insoluble TiC in melt in the early stages of crystallization. Its presence provides grain refinning of the structure of austenite and austenite-carbide eutectic. The results of the study of the microstructure of the surface layer deposited by a powder electrode material of the Fe-Mn15-Cr15-Ti2-C2 system show that it consists of three structural components: elongated dendritic crystals of manganese austenite growing in the opposite direction to the heat gradient, dispersed TiC inclusions which are located in the central regions of the austenitic grains and the plate eutectic A + Cr7C3 located in the interdendritic space. The results of the determination of hardness and durability show that the effect of Ti on the hardness of coatings is negligible both before and after plastic deformation and is manifested mainly in increasing the microhardness of austenite. The effect of Ti content on abrasion resistance is more significant as it is observed to increase by 30%. Based on the studies, it was found that in the system Fe-Mn15-Cr15-C2 additives Ti in an amount up to 2 wt. % act as structure modifiers, contributing to a significant increase in abrasion resistance. Powder coated electric arc coatings of the proposed alloying system are characterized by corrosion resistance and deformation hardening (hardness after plastic deformation is 52 HRC), so they can be used to strengthen the work surfaces of briquetting presses for the production of fuel briquettes from waste products. Further research should pay attention to the choice of rational technological parameters of obtaining coatings of the developed alloying system and the features of their mechanical processing.Item Формування фазового складу, структури та властивості електродугових покриттів системи Fe-Mn-Nb-Si-C для зміцнення робочих поверхонь землерийної техніки(ЦНТУ, 2019) Присяжнюк, П. М.; Андрусишин, Р. В.; Луцак, Л. Д.; Іванов, О. О.; Андрусышин, Р. В.; Иванов, А. А.; Prysyazhnyuk, P.; Andrusyshyn, R.; Lutsak, L.; Ivanov, O.Для порошкових електродних матеріалів із позиції рівноважної термодинаміки розглянуто систему легування Fe-Mn-Nb-Si-C. Розраховано рівноважний фазовий склад систем характерний для матеріалів, що відповідають високомарганцевим електродам легованим карбідом ніобію. Показано, що у процесі кристалізації металу, наплавленого такими електродними матеріалами рівноважною є аустеніто-карбідна структура. Експериментальні дослідження структури наплавлених підтверджують результати розрахунків. Запропонована система легування дозволяє отримати твердість поверхневого шару на рівні 35 HRC після наплавлення та 54 HRC після пластичної деформації. Для порошковых электродных материалов с позиции равновесной термодинамики рассмотрена система легирования Fe-Mn-Nb-Si-C. Рассчитан равновесный фазовый состав систем, который характерен для материалов, которые соответствуют высокомарганцевым электродам легированным карбидом ниобия. Показано, что в процессе кристаллизации металла, наплавленного такими электродными материалами равновесной является аустенито-карбидная структура. Экспериментальные исследования структуры наплавленных подтверждают результаты расчетов. Предложенная система легирования позволяет получить твердость поверхностного слоя на уровне 35 HRC после наплавки и 54 HRC после пластической деформации. The purpose of the study was to establish the regularities of formation of the structure, phase composition and properties of electric arc coatings of powder wires based on high-alloy (manganese) steel with niobioum carbide additions using CALPHAD method together with expiremental investigation of structure and properties and obtainig the hardfacing material with high impact arbasive wear resistance for earth moving machines equipment. Using the free energy calculations of a multicomponent system by the Calpad method, a pseudobinary phase diagram of a highmanganese steel - niobium carbide system was constructed. The use of the diagram made it possible to predict the phase and elemental composition of electric arc coatings made of powder electrode materials. The proposed alloying system allows to obtain a surface layer consisting of two phases: manganese austenite and niobium carbide in the form of dispersed inclusions. The results of measuring the hardness of the arc coatings of the proposed doping system show that increasing the content of niobium carbide in high manganese hardfacing alloy from 0 to 10 vol. % leads to an increase in the hardness of the surface layer from 20 to 35 HRC in the undeformed state and from 46 to 54 in the deformed state. The results show that the presence of disperse NbC inclusions in the amount of more than 6 % by volume increases the intensity of hardening of the surface layer during deformation due to the formation of microregions with high level of internal stresses. According to the results of theoretical and experimental researches, a system of doping of powder electrode materials was developed to strengthen the working bodies of earthmoving equipment, which operates under conditions of considerable dynamic loads in abrasive media. It is established that when alloying electrode materials based on manganese steels close in composition to 110G13L steel, niobium carbide significantly increases both the initial hardness (before deformation) and the hardness after deformation. The obtained value of the hardness of the deformed layer - 54 HRC significantly exceeds the hardness of the serial high-manganese alloys (46 HRC) hardfacings.