CC BY
68
УДК 621.793.794.357.7
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЛАЗМЕННОЙ ПОРОШКОВОЙ НАПЛАВКИ ТОКОМ ПРЯМОЙ ПОЛЯРНОСТИ НА ФОРМИРУЕМУЮ СТРУКТУРУ Fe-Cr-V-Mo-C ПОКРЫТИЙ
А.С. Дегтерёв, С.Ф. Гнюсов
Томский политехнический университет E-mail: Degterev@tpu.ru
На основе детального анализа структуры покрытий системы Fe-Cr-V-Mo-C, полученных плазменной порошковой наплавкой на постоянном токе прямой полярности с поперечными колебаниями плазмотрона и без них в интервале изменения тока 160...250А и скорости 4,5.10 м/ч, установлены рациональные режимы наплавки, обеспечивающие формирование равномерной композиционной структуры по всему объему упрочненного слоя.
Ключевые слова:
Плазменная порошковая наплавка, Fe~Cr-V~Mo~Cсплав, режим, микроструктура.
Key words:
Plasma powder deposition, Fe~Cr-V~Mo~C alloy, deposition mode, microstructure.
Введение
Хорошо известны способы наплавки, обеспечивающие возможность раздельного управления процессами ввода энергии и подачи присадочного материала [1, 2]. Это в полной мере относится к плазменной порошковой наплавке (ППН), позволяющей формировать одинаковые по размерам упрочняющие слои при различном тепловложе-нии. Плотность энергии, передаваемая от плазменной струи к нагреваемой поверхности на один два порядка больше, чем от открытой несжатой дуги, а при такой плотности энергии скорость ввода тепла в деталь больше скорости теплопередачи в ее массу [3]. Это обстоятельство, а также высокое качество защиты сварочной ванны, возможность создания покрытий толщиной от 0,2 до 6 мм за один проход и малая доля участия основного металла в наплавляемом слое актуализируют применение технологии плазменной порошковой наплавки как для упрочнения деталей вновь вводимого оборудования, так и их восстановления в ходе проведения ремонтных работ. Однако, исчерпывающих данных, устанавливающих связь между режимами ППН, структурой покрытий и ее равномерностью даже при применении хорошо зарекомендовавших себя промышленных порошковых сплавов недостаточно.
Актуальность формирования равномерной микроструктуры обусловлена тем, что в последнее время начали уделять внимание не только повышению износостойкости трущихся поверхностей, но и стабильности их износа в процессе эксплуатации [4]. Современные технологии анализа микроструктуры с высокой точностью позволяют количественно охарактеризовать степень ее неоднородности, а значит, делают возможным эффективный и целенаправленный выбор технологических параметров плазменной наплавки для создания наиболее рационального покрытия.
В настоящее время известны технологии ППН на постоянном токе обратной и прямой полярностей [5, 6]. Последняя получила более широкое
распространение, так как характеризуется большей стабильностью процесса наплавки и относительной простотой конструкции плазмотронов [7]. Наплавка на переменном токе практически не используется [2], но проводятся исследования по наплавке разнополярным импульсным током [8]. В качестве присадочных материалов применяют порошки разнообразных систем легирования на основе Со, N1, Си, Бе и др. [2, 3, 9], наносимые на детали, зачастую изготовленные из конструкционных сталей. Для успешного проведения исследований по влиянию режима наплавки на строение формируемых покрытий необходимо изменять параметры режима в широком интервале значений, а экспериментальный порошок должен обладать большим запасом технологичности. Этому требованию удовлетворяет промышленный сплав Бе-Сг-У-Мо-С на основе железа, успешно конкурирующий с быстрорежущими сталями и высокохромистыми чугунами [10].
Целью работы является выявление взаимосвязей между режимами плазменной порошковой наплавки на постоянном токе прямой полярности и формируемой микроструктурой покрытий системы Бе-Сг-У-Мо-С.
Материалы и методики исследования
В качестве наплавочного материала в работе использовался промышленный порошок ПР-Х18ФНМ химического состава (мас. %): 2,1...2,4 С, 17...19 Сг, 2...3 N1, 7.8 У, 2.2,6 Мо, Бе - основа. Для наплавки использовали фракцию порошка размером от 50 до 200 мкм. В качестве основного материала использовали пластины из стали 20 размером 250x100x10 мм, поверхность которых предварительно шлифовалась.
Покрытия наносили на серийно выпускавшейся в ВНИИЭСО установке УПН-303УХЛ4 с водоохлаждаемым плазмотроном. Для более высокого уровня защиты создаваемых упрочняющих слоев от вредного влияния атмосферного воздуха на плазмотрон устанавливали устройство дополни-
тельного обдува зоны наплавки. В качестве плазмообразующего, транспортирующего и защитного газов применяли аргон высшего сорта. Покрытия наплавляли за один проход на токе прямой полярности при расстоянии от плазмотрона до изделия
10.12 мм, расходе плазмообразующего газа
1.2 л/мин, транспортирующего 10.16 л/мин, для дополнительного поддува до 10.15 л/мин, напряжении на дуге 35. 45 В. Основные параметры режимов наплавки с поперечными колебаниями плазмотрона частотой 0,3 Гц и без них приведены в табл. 1. Плотность тока наплавки, определяемая как отношение силы тока к площади поперечного сечения электрода, принимала значения от 8 до 13 А/мм2. Эффективная погонная энергия для всех режимов наплавки рассчитывалась согласно ГОСТ Р ИСО 857-1-2009. Эффективный КПД нагрева изделия дугой принимали равным 0,55.0,63.
Таблица 1. Параметры режимов плазменной порошковой наплавки
Режимы наплавки Сила тока, А Погонная энергия, кДж/см Скорость наплавки, м/ч Расход порошка, кг/ч Размах колебаний, мм
1 160 28,2 4,5 1,45
2 190 35,6 4,5 1,45
3 220 42,1 4,5 1,45
4 220 42,1 4,5 1,90
5 160 21,2 6,0 1,90
6 190 26,7 6,0 1,90 0
7 220 31,6 6,0 1,90
8 250 37,1 6,0 1,90
9 190 20,0 8,0 1,90
10 220 23,7 8,0 1,90
11 220 19,0 10,0 1,90
12 160 28,2 4,5 1,45 9
13 190 35,6 4,5 1,45 9
14 220 42,1 4,5 1,45 9
15 220 42,1 4,5 1,90 9
16 190 35,6 4,5 1,90 15
17 220 42,1 4,5 1,90 15
Анализ геометрических размеров валиков проводился на длине 50 мм в зоне установившегося режима в пяти произвольных точках. Углы смачи-
вания и глубину проплавления для каждого режима измеряли с помощью оптического микроскопа на четырех поперечных макрошлифах, протравленных в течение 15 с 4 % раствором HNOз в С2И5ОИ. Макро- и микроструктуру наплавленных покрытий исследовали в трех перпендикулярных сечениях упрочненного слоя (рис. 1) с помощью оптического микроскопа О1утрш GX51, снабженного анализатором изображений 81АМ8 700. На «поперечных» шлифах (сечение 1) оценивали равномерность структуры по толщине формируемых покрытий. Для этого по оси покрытий, от границы сплавления к их вершине, прокалывалась дорожка уколов (маркеров) алмазной пирамидой (угол при вершине 136°) при нагрузке в 0,981 Н с шагом 300 мкм. Справа и слева от каждого маркера анализировалась микроструктура. На «продольных» шлифах (сечения 2 и 3) равномерность структуры оценивалась по длине и ширине упрочняющих слоев.
Частицы карбида ванадия, выявляемые рельефным полированием по методике [11], исследовали с применением методов дифференциального интерференционного контраста и темнопольного освещения. Для анализа эвтектических карбидов использовали травитель следующего химического состава: 8,3 % К3[Бе (С^6], 8,3 % КОИ, 83,4 % И2О. Травление осуществляли при температуре 20 °С методом погружения образцов, время травления 60 с. С помощью анализатора изображений оценивали объемные доли частиц упрочняющих фаз, их средние диаметры, среднеквадратичное отклонение размеров и число частиц, приходящихся на единицу площади шлифа (104мкм2). Линейным методом оценивали величину зерна матрицы.
Результаты и обсуждение
При наплавке на прямой полярности столб плазмы имеет цилиндрическую форму и незначительно деформируется (на 10.20 % расширяется) лишь вблизи упрочняемой поверхности. Он характеризуется постоянством геометрии, и его диаметр увеличивается с ростом силы тока. Упрочняющие слои характеризуются малой (менее 0,4 мм) чешуй-чатостью и постоянством геометрических разме-
ров. Разброс значений ширины по длине валиков при наплавке без колебаний плазмотрона не превышает 0,6 мм, а при их введении не превышает
1,2 мм (табл. 2). Максимальная ширина валиков, в диапазоне изменения токов 160.250 А, сформированных без поперечных колебаний плазмотрона, достигает 14 мм.
Увеличение силы тока от 160 до 250 А способствует снижению углов смачивания, уменьшению высоты, повышению ширины валиков и увеличению глубины проплавления. Размеры валиков, сформированных на режимах № 6-11, свидетельствуют об уменьшении ширины и высоты формируемых упрочняющих слоев с повышением скорости наплавки от 6 до 10 м/ч. Этот факт является следствием уменьшения ширины сварочной ванны и количества порошка, поступающего в нее. Уменьшение скорости наплавки с 6 до 4,5 м/ч при расходе 1,9 кг/ч и токе 220 А не приводит к увеличению ширины упрочняющего слоя, наблюдается резкое увеличение углов смачивания и высоты покрытия. Данный эффект объясняется преобладанием процесса охлаждения сварочной ванны подаваемым в нее значительным количеством присадочного материала над ростом ее ширины в результате уменьшения скорости движения плазмотрона. Таким образом, режим № 4 является граничным для расхода порошка 1,9 кг/ч, уменьшение тока наплавки до 190 А и тем более до 160 А не позволит сформировать качественное покрытие. Наплавка покрытия током в 250 А (режим № 8) приводит к заметному сокращению срока службы деталей используемой модели плазмотрона, потому в работе он нашел ограниченное применение.
Таблица 2. Размеры формируемых валиков
№ ре- Ширина, Высота, Глубина проплавления основного металла, менее, мм Угол смачивания, град Сплав-
жима мм мм ление
1 9,3±0,3 4,8±0,1 0,50 105±16 -
2 10,5+0,1 4,6±0,2 0,75 103±18 +
3 13,1±0,2 4,0±0,1 0,80 61±5 +
4 12,1+0,2 6,0±0,1 0,25 76±20 +
5 7,4±0,1 4,9±0,1 0,15 94±5 +
6 9,8±0,2 4,4±0,1 0,30 76±12 +
7 12,4+0,1 3,9±0,1 0,60 60±5 +
8 13,5±0,2 3,5±0,1 1,00 47±4 +
9 8,3±0,1 3,8±0,1 0,15 74±22 +
10 10,8±0,1 3,4±0,2 0,30 64±6 +
11 8,9±0,1 3,2±0,1 0,30 54±5 +
12 12,0±0,4 4,1±0,1 0,10 57±10 +
13 13,4±0,6 3,9±0,1 0,25 60±2 +
14 16,3±0,2 3,5±0,1 0,70 45±13 +
15 15,8±0,1 4,9±0,1 0,20 73±7 +
16 20,5±0,6 3,7±0,2 0,10 43±3 -
17 20,5±0,6 3,7±0,2 0,10 36±3 +
Пористость наплавленного металла менее 0,5 %, пористость на границе сплавления также менее 0,5 %, за исключением покрытий № 16 - 20...25 % и № 17 - до 1 %.
При наплавке с расходом присадочного порошка 1,9 кг/ч током 190 А на скорости 8 м/ч и на
10 м/ч током 220 А формируемые валики характеризуются значительными углами смачивания. Дальнейшее уменьшение тепловложения в сварочную ванну способствует ухудшению адгезии упрочняющего слоя к основному металлу и появлению пористости на границе их сплавления. Таким образом, режим № 9 является граничным для скорости
8 м/ч и режим № 11 - для скорости 10 м/ч.
Сравнительный анализ покрытий, выполненных на режимах № 3 и 4, показал, что с уменьшением расхода порошка высота валиков и углы смачивания уменьшаются, а ширина и глубина проплавления возрастают. Увеличение ширины и глубины объясняется увеличением температуры сварочной ванны.
Введение поперечных колебаний приводит к понижению углов смачивания, увеличению ширины и уменьшению высоты покрытий. Вместе с тем, при наплавке со значительным размахом колебаний (15 мм) даже на токе 190 А наблюдается лишь частичное сплавление упрочняющего слоя с основным металлом и наличие пористости на границе сплавления (режим № 16).
На основании анализа микроструктуры полученных упрочняющих слоев их можно характеризовать, как композиционные (рис. 2). Матрица в упрочненном слое представлена а- и 7-твердыми растворами. Размеры зерен матрицы по мере удаления от границы сплавления к вершине валика уменьшаются на 25.40 % при наплавке на токе 190 А, на 10.27 % при наплавке на токах 160 А и 220 А и на 10 % при токе 250 А. Подобную закономерность можно объяснить следующим образом. При формировании покрытий на токе 160Атем-пература в верхних и нижних объемах сварочной ванны невелика. Нижние объемы в процессе наплавки прогреваются несколько сильнее, верхние слабее. Увеличение тока до 190 А приводит к значительному прогреву наплавляемого металла вблизи границы сплавления, а для прогрева верхних объемов покрытия вводимой энергии еще недостаточно. Дальнейшее увеличение тока до 220.250 А приводит к выравниванию температурного воздействия и уменьшению разницы меду структурой верхних и нижних объемов формируемых валиков.
С увеличением силы тока от 160 до 220 А и уменьшением скорости наплавки от 10 до 4,5 м/ч средний размер зерен матрицы формируемых покрытий увеличивается от 5,9 мкм до 8,5 мкм. Наплавка на токе 250 А способствует резкому увеличению размера зерен матрицы до 11 мкм.
В карбидной подсистеме присутствуют как первичные карбиды, так и эвтектические карбиды, выделившиеся по границам зерен (рис. 2). Ванадий, как более сильный карбидообразующий элемент, в первую очередь образует собственные карбиды У2С и УС. Большая часть углерода сплава находится в этих карбидах, так как 1 % ванадия связывает до 0,236 % углерода [4, 12]. Поданным рентгеноструктурного анализа в сплаве также присутствует карбид Ме7С3. Результаты анализа фазового состава хорошо согла-
суются с данными, описанными в работах [4, 9, 13, 14]. Твердость эвтектики на основе карбида Ме7С3 изменяется в интервале 950.1200 НУ, а матрицы, содержащей равноосные частицы карбидов ванадия, - 300.600 НУ.
Режим наплавки оказывает существенное влияние на систему эвтектических карбидов. При наплавке на токах 160 и 190 А наблюдается разноди-сперсность эвтектики (рис. 2, а-в). По мере удаления от границы сплавления отдельные, вытянутые в направлении теплоотвода эвтектические колонии (рис. 2, а) начинают разориентироваться друг относительно друга и уменьшаться в размерах (расстояние между осями второго порядка уменьшается с 1,5.2 мкм до 0,6 мкм (предел разрешения оптической системы) и меньше (рис. 2, б). Ив конечном итоге развиваются в сплошную сетку по границам зерен (рис. 2, в). Доля эвтектических карбидов может достигать 40.45 %. В зонах с обширными сетчатыми выделениями погрешность измерения доли эвтектических карбидов повышается вследствие увеличения их дисперсности.
При наплавке с расходом порошка 1,9 кг/ч токами 220.250 А со скоростью 6 м/ч, током 220 А со скоростью 8 м/ч и на скорости 4,5 м/ч током 220 А при расходе 1,45 кг/ч доля эвтектики по мере удаления от границы сплавления к поверхности покрытия возрастает от 18 до 24 % (рис. 5, а). При наплавке на скорости 4,5 и 10 м/ч током 220 А при расходе 1,9 кг/ч рост более значителен, объемная доля достигает 35 %. Это связано с недостаточным прогревом током в 220 А всего объема покрытий по причине их значительной высоты или вследствие высокой скорости наплавки.
Относительно однородное распределение эвтектики по толщине покрытия наблюдается при его
создании на токе 220 А высотой до 4 мм при скорости наплавки до 8 м/ч включительно (рис. 2, г-е). Расширив диапазон токов до 250 А можно увеличить предельную высоту однородного покрытия, однако вместе с тем увеличивается глубина проплавления (до ~1,0 мм), средний размер зерен матрицы (до 11±1мкм), частицы карбида ванадия приобретают игольчатую морфологию, снижается срок службы деталей плазмотрона.
При одновременном анализе микро- и макроструктуры упрочняющих слоев (режимы наплавки № 1, 2, 4-6 и 11) наблюдается определенный порядок в распределении частиц карбида ванадия. В сечении 1 обнаруживаются эллиптические темные зоны с малым числом крупных частиц карбида ванадия (рис. 3, а), в сечении 2 и 3 - эти зоны выглядят в виде серповидных сегментов, повторяющие контуры границы кристаллизации сварочной ванны (рис. 3, б, в). Описываемые области характеризуются более крупными эвтектическими колониями в сравнении с остальными объемами покрытий.
На основе анализа структуры в трех сечениях валика удалось построить схему распределения этих зон в объеме покрытий, выполненных без поперечных колебаний плазмотрона (рис. 4, а). Видно, что в случае обнаружения зон с малым числом частиц карбида ванадия в одном из сечений, они однозначно будут присутствовать и в двух других сечениях.
Для оценки влияния режима наплавки на размеры образующихся зон использовали сечение № 2. При наплавке на минимальной из рассматриваемого диапазона скорости и токе упрочненный слой содержит серповидные зоны (шириной до 220 мкм) с малым числом частиц карбида ванадия (рис. 3, б). Увеличение тока от 160 до 220 А при той же скорости наплавки способствует уменьше-
Рис. 3. Макроструктура покрытий, сформированных по режимам: № 1 (а, б, в), 9 (г), 11 (д, е), 17 (ж); (а, е) - сечение № 1, (б, г, д, ж) - сечение № 2, (в) - сечение № 3
а
Рис. 4. Схемы распределения зон с малым числом крупных частиц карбида ванадия: в объеме покрытий, выполненных без поперечных колебаний (а); в сечении 2 покрытий, выполненных с поперечными колебаниями плазмотрона размахом 9мм(б, в) и 15 мм (г)
нию ширины описываемых зон: (30.220) мкм ^ (25.110) мкм ^ (0.20) мкм. В случае наплавки на скорости 6 м/ч ширина серповидных зон уменьшается от 10.70 мкм при токах 160.190 Аи до 0.20 мкм при токах 220.250 А. При дальнейшем росте скорости наплавки до 8 м/ч зоны с ма-
лым числом частиц карбида ванадия едва различимы и их ширина не превышает 10 мкм (рис. 3, г). Увеличение скорости до 10 м/ч вновь вызывает появление областей с малым числом частиц карбида ванадия шириной до 150 мкм и способствует увеличению неоднородности структуры (рис. 3, д, е).
Ц мм
а
О/, кДж/см
О/, кДж/см
О/, кДж/см
г
Рис. 5. Карбидные фазы в покрытиях: распределение объемной доли эвтектических карбидов Уэж по толщине покрытий (а) -номера линий соответствуют номерам режимов; зависимости среднего диаметра й:рж (г) частиц карбида ванадия, их числа Nсрж (в) и объемной доли Усрж (б) отэффективной погонной энергии
Режимы наплавки не только вызывают определенный порядок в распределении частиц карбида ванадия в объеме покрытий, но и оказывают существенное влияние на форму, размеры и объемную долю включений УС. С увеличением погонной энергии (изменение силы тока от 160 до 220 А и скорости наплавки от 10 до 4,5 м/ч) наблюдается рост средних размеров частиц карбида ванадия от
1,3 до 1,9 мкм (рис. 5, г), небольшое уменьшение их объемной доли от 10.12 % до 8.9 % (рис. 5, б), и уменьшение среднего числа частиц от ~600 до ~200 (рис. 5, в, рис. 6, а, в) на фиксируемой площади микроструктуры покрытий (104мкм2). Сувели-чением размера частиц карбида ванадия они приобретают ярко выраженную огранку. В покрытии № 3 изменяется строение частиц карбида ванадия по объему упрочняющего слоя. Вблизи границы сплавления они имеют угловатую форму (рис. 6, а), а в верхней части покрытия как угловатую, так и игольчатую (рис. 6, б). При наплавке на токе величиной 250 А, формируемые армирующие частицы УС имеют как угловатую, так и игольчатую мор-
фологию по всему объему упрочненного слоя (рис. 6, г). Изменение формы частиц карбида ванадия, по-видимому, является следствием значительного перегрева сварочной ванны.
На основе анализа таких показателей упрочненного слоя как внешний вид, пористость, адгезия с основным металлом, размер зерна матрицы, отсутствие или малая ширина зон с высоким содержанием эвтектических карбидов, размер, морфология и равномерность распределения частиц карбида ванадия, наиболее равномерную структуру покрытия можно сформировать при скорости наплавки 4,5 м/ч и расходе порошка 1.1,45 кг/ч, скорости 6.8 м/ч и расходе 1.1,9 кг/ч на токе 220 А. Увеличение тока до 250 А приводит к резкому увеличению размера зерна матрицы (до 11 мкм), изменению морфологии частиц карбида ванадия и заметному сокращению срока службы деталей используемой модели плазмотрона.
Поперечные колебания плазмотрона вносят изменения в макро- и микростроение темных зон упрочняющих слоев с малым содержанием частиц
карбида ванадия. Колебания плазмотрона с малым размахом (9 мм) способствуют увеличению размеров пятна нагрева и ширины сварочной ванны. В сечении 2 покрытий наблюдаются серповидные зоны с малым числом крупных частиц карбида ванадия, и их ширина изменяется от 10 до 80 мкм в случае наплавки токами 160 А и 220 А, и от 50 до 250 мкм током 190 А. Причем описываемые зоны расположены или симметрично относительно центра покрытия (рис. 3, б) или развернуты на некоторый угол то в одну, то в другую сторону соизмеримо с траекторией движения плазмотрона (рис. 3, в). В сечении 1 покрытий не обнаруживается распределение частиц карбида ванадия по эллиптическим траекториям, что можно объяснить изменением формы сварочной ванны, а именно сокращением длины ее хвостовой части.
Увеличение размаха колебаний плазмотрона до 15 мм обеспечивает большую чувствительность процесса кристаллизации сварочной ванны к его местоположению в пространстве. Это особенно заметно при уменьшении скорости наплавки до 4,5 м/ч, когда теплоотвод в направлении амплитуды колебаний плазмотрона в большей степени влияет на процесс кристаллизации сварочной ванны, чем теплоотвод в направлении скорости наплавки. Происходит изменение внешнего вида сформированных валиков и их микроструктуры. В сечении 1 покрытий ширина эллиптических зон с малым числом частиц карбида ванадия не превышает 50 мкм. Серповидные зоны с малым числом частиц карбида ванадия (сечение 2) в данных условиях наплавки существенно изменяются. Их ширина значительно увеличивается (до 2000 мкм) и они следуют друг за другом (рис. 3, ж), формируя
периодическую структуру покрытия (рис. 4, г). Внутри серповидной зоны по ее ширине плавно увеличивается число частиц карбида ванадия в направлении вектора скорости наплавки.
Введение поперечных колебаний приводит к уменьшению средних размеров частиц карбида ванадия на 10.25 %, увеличению их среднего числа на 10.50 % и объемной доли на 10.20 % по сравнению со структурой упрочненных слоев, полученных без поперечных колебаний плазмотрона при тех же значениях скорости наплавки и силы тока.
Наплавка с размахом колебаний плазмотрона
9 мм, расходом порошка 1,45 кг/ч на токе 220 А не приводит к изменениям объемной доли эвтектики по высоте упрочняющего слоя. Увеличение расхода порошка до 1,9 кг/ч на том же токе, и при расходе 1,45 кг/ч на токах 160.190 А приводит к росту доли эвтектических карбидов от границы сплавления к поверхности упрочненного слоя. При увеличении размаха колебаний до 15 мм доля эвтектики растет от границы сплавления к поверхности покрытий.
Выводы
1. Установлено, что наиболее равномерную структуру упрочненного слоя покрытий системы Бе-Сг-У-Мо-С с шириной эллиптических и серповидных зон, не превышающей 20 мкм, можно сформировать при скорости плазменной порошковой наплавки на постоянном токе 220 А прямой полярности 4,5 м/ч и расходе порошка 1.1,45 кг/ч, скорости 6.8 м/ч и расходе 1.1,9 кг/ч.
2. Показано, что варьированием параметрами режимов наплавки можно влиять на средний диаметр (от 1,3 до 1,9 мкм), число (от 200 до 600 шт. на еди-
нице площади поверхности), долю (от 8.9 до
10.12 %) и морфологию частиц карбида ванадия, средний размер зерен матрицы (от 5,9 до 11 мкм), и распределение эвтектических карбидов.
3. Установлено, что введение поперечных колебаний плазмотрона малого размаха исключает распределение частиц карбида ванадия по эллиптическим траекториям в покрытиях, ширина же серповидных зон в них составляет 10.250 мкм. При увеличении размаха колебаний до 15 мм ширина эллиптических зон не превышает 50 мкм, а ширина серповидных зон с малым числом частиц карбида ванадия увеличивается до 2 мм, формируя периодическую структуру покрытий. При этом, внутри серповидных зон по их ширине плавно увеличивается число частиц кар-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лапин И.Е., Косович В.А. Неплавящиеся электроды для дуговой сварки. - Волгоград: ВолгГТУ, 2001. - 190 с.
2. Гладкий П.В. и др. Плазменная наплавка. - Киев: Екотехноло-гия, 2007. - 292 с.
3. Пантелеенко Ф.И., Лялякин В.П., Иванов В.П., Константинов В.М. Восстановление деталей машин. - М.: Машиностроение, 2003. - 672 с.
4. Liujie Xu, Jiandong Xing, Shizhong Wei, Yongzhen Zhang, Rui Long. Study on relative wear resistance and wear stability of highspeed steel with high vanadium content // Wear. - 2007. - V. 262. -P. 253-261.
5. Шевченко О.И. Управление структурой, составом и свойствами покрытий при плазменной наплавке за счет технологических воздействий: дис. ... д-ра техн. наук. - Екатеринбург, 2006. - 355 с.
6. Гладкий П.В., Переплетчиков Е.Ф., Рябцев И.А. Плазменная наплавка (обзор) // Автоматическая сварка. - 2007. - № 2. -С. 32-40.
7. Щицын Ю.Д., Косолапов О.А., Струков Н.Н. Распределение энергии сжатой дуги при работе плазмотрона на токе обратной полярности // Сварка и диагностика. - 2010. - № 3. -С. 13-16.
8. Макаренко Н.А., Грановский Н.А., Богуцкий А.А., Ку-щийА.М., Кошевой А.Д. Плазменная наплавка разнополяр-
бида ванадия в направлении вектора скорости наплавки.
4. Введение поперечных колебаний плазмотрона обеспечивает уменьшение средних размеров частиц карбида ванадия на 10.25 %, увеличение их среднего числа на 10.50 % и средней объемной доли на 10.20 % по сравнению со структурой упрочненных слоев, полученных без поперечных колебаний плазмотрона при тех же значениях скорости наплавки и силы тока.
Авторы благодарят к.т.н., доцента Р.И. Дедюха за консультации в вопросах эффективности нагрева изделия плазменной дугой.
Работа выполнена при финансовой поддержке государственного задания Министерства образования и науки РФ на проведение научно-исследовательских работ № 8.3664.2011.
ными импульсами тока // Вісник Донбаської державної машинобудівної академії. - 2007. - № 2e. - С. 213-217.
9. Переплетчиков Е.Ф., Рябцев И.А. Плазменно-порошковая наплавка в арматуростроении. - Киев: Екотехнология, 2007. -б4 с.
10. Xu Liujie, Xing Jiandong, Wei Shizhong, Zhang Yongzhen, Long Rui. Investigation on wear behaviors of high-vanadium high-speed steel compared with high-chromium cast iron under rolling contact condition // Materials Science and Engineering. - 200б. - V. 434. -P. б3-70.
11. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. - М.: Металлургия, 1983. - 527 с.
12. Переплетчиков Е.Ф., Рябцев И.А., Васильев В.Г., Хайнце X. Структура и свойства высокоуглеродистых высокованадиевых сплавов на железной основе для наплавки // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2003. - № 5. - C. 37-40.
13. Bratberg J., Frisk K. An Experimental and Theoretical Analysis of the Phase Equilibria in the Fe-Cr-V-C System // Metallurgical and materials transactions. A. - 2004. - V. 35A. - P. 3б49-3бб3.
14. Shizhong Wei, Jinhua Zhu, Leujue Xu Research on wear resistance of high speed steel with high vanadium content // Materials Science and Engineering. - 2005. - V. 404. - P. 138-145.
Поступила 09.09.2011 г.
