Improvement of abrasion resistance of production equipment wear parts by hardfacing with flux-cored wires containing boron carbide/metal powder reaction mixtures
Loading...
Date
2020
Authors
Ivanov, O.
Prysyazhnyuk, P.
Lutsak, D.
Matviienkiv, O.
Aulin, V.
Іванов, О. О.
Присяжнюк, П. М.
Луцак, Д. Л.
Матвієнків, О. М.
Аулін, В. В.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Sciendo
Abstract
In this work was established that serial traditional hardfacing materials based on the Fe-Cr-C system are not effective for improvement of abrasion resistance of elements of equipment for production of bricks, solid fuel briquettes and for restoration of augers, due to the fact that this equipment works at significant specific and cyclic loads. Features of the coarse-grained structure of Fe-Cr-C based coatings leads to intensive abrasive wear. The aim of this study was to increase a durability of that equipment by using of flux cored electrodes with reaction components of Ti, Cr, Mo, B4C and their combinations to provide synthesis, which leads to finegrained structure of refractory borides and carbides and their solid solutions with increased hardness. Structure of the hardfacing coatings were investigated by method of metallography, scanning electron microscopy (SEM), electron backscatter diffraction (BSD) mode and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Temperature dependences of equilibrium phase amount of the hardfacing materials were calculated by the CALPHAD technique, using JMatPro software. It was investigated that the offered materials are characterized by higher wear resistance at high specific and cyclic loads in comparison with serial production high-chromium hardfacing materials (Lastek, ESAB, Paton IEW). It was established that the abrasion wear resistance at high specific and cyclic loads depends mostly of formation of the structure of hardfacing material, and not the hardness. Also, using of powders of pure metals and their combination as reaction mixture for FCAW leads to fine structure which contains of refractory borides and carbides and their solid solutions. У цій роботі було встановлено, що серійні традиційні матеріали для наплавлення на основі системи Fe-Cr-C не є ефективними для поліпшення стійкості до стирання елементів обладнання для виробництва цегли, твердих паливних брикетів та відновлення шнеків через те, що це обладнання працює при значних питомих і циклічних навантаженнях. Особливості грубозернистої структури покриттів на основі Fe-Cr-C призводять до інтенсивного абразивного зносу. Метою цього дослідження було підвищення довговічності цього обладнання за рахунок використання порошкових електродів з реакційними компонентами Ti, Cr, Mo, B4C та їх комбінацій для забезпечення синтезу, що призводить до тонкозернистої структури вогнетривких боридів та карбідів та їх твердих речовин розчини з підвищеною твердістю. Структуру покриттів, що наплавляються, досліджували методом металографії, скануючої електронної мікроскопії (SEM), режиму дифракції зворотного розсіяння електронів (BSD) та енергетично дисперсійної рентгенівської спектроскопії (EDS). Температурні залежності кількості рівноважної фази твердих матеріалів обчислювали методом CALPHAD, використовуючи програмне забезпечення JMatPro. Було досліджено, що пропоновані матеріали характеризуються більш високою зносостійкістю при високих питомих та циклічних навантаженнях у порівнянні із серійними високохромовими матеріалами для наплавлення (Lastek, ESAB, Paton IEW). Встановлено, що зносостійкість до стирання при великих питомих і циклічних навантаженнях залежить, в основному, від формування структури матеріалу, що наплавляється, а не від твердості. Крім того, використання порошків чистих металів та їх поєднання як реакційної суміші для FCAW призводить до тонкої структури, яка містить тугоплавкі бориди та карбіди та їх тверді розчини.
Description
Keywords
flux cored electrodes, abrasion resistance, refractory borides, solid solutions, high specific loads, порошкові електроди, стійкість до стирання, вогнетривкі бориди, тверді розчини, високі питомі навантаження
Citation
Improvement of abrasion resistance of production equipment wear parts by hardfacing with flux-cored wires containing boron carbide/metal powder reaction mixtures / O. Ivanov, P. Prysyazhnyuk, D. Lutsak [et al.] // Management Systems in Production Engineering. - 2020. - Vol. 28. - P. 178-183.