Формування фазового складу, структури та властивості електродугових покриттів системи Fe-Mn-Nb-Si-C для зміцнення робочих поверхонь землерийної техніки
Loading...
Files
Date
2019
Authors
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.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
ЦНТУ
Abstract
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.
Description
Keywords
наклеп, електродугове наплавлення, порошкові дроти, високомарганцева сталь, карбід ніобію, карбид ниобия, электродуговая наплавка, порошковые проволоки, высокомарганцевая сталь, hardening, electric surfacing, powder wires, high manganese steel, niobium carbide
Citation
Формування фазового складу, структури та властивості електродугових покриттів системи Fe-Mn-Nb-Si-C для зміцнення робочих поверхонь землерийної техніки / П. М. Присяжнюк, Р. В. Андрусишин, Л. Д. Луцак, О. О. Іванов // Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки : зб. наук. пр. - Кропивницький : ЦНТУ, 2019. - Вип. 2 (33). - С. 91-97.