Автоматическая сварка, 2017, №09

---

Б. В. Єфременко, О. Г. Білик, Я. О. Чейлях, M. Бахрамі Аламдарло  
Приазовський державний технічний університет. 87500, Донецька обл., м. Маріуполь, вул. Університетська, 7. E-mail: alexbelick@gmail.ua
 
Дослідження формування структури зносостійкого сплаву при наплавленні порошковою стрічкою ПЛ-АН-111
 
Проведено дослідження температурно-часових умов формування мікроструктури сплаву, отриманого електродуговим наплавленням аустенітного сплаву типу 500Х40Н40С2Г1РЦ порошковою стрічкою ПЛ-АН-111. Дослідження структуроутворення наплавленого валика за висотою проводилося моделюванням в середовищі програмного продукту ProCAST. Результати моделювання порівнювали з реальною мікроструктурою зносостійкого шару, отриманого електродуговим наплавленням порошковою стрічкою ПЛ-АН-111. Мікроструктуру наплавленого шару досліджували на поперечних мікрошліфах, які тривалий час протравлювали 4%-м ніталем, з використанням оптичного мікроскопа Nikon Eclipse M200 і електронного скануючого мікроскопа JSM-6510 LV, оснащеного EDS-аналізатором фірми Oxford Instruments. Застосування кінцево-елементного моделювання дозволило встановити, що швидкість охолодження валика висотою 10 мм і шириною 25 мм, наплавленого порошковою стрічкою ПЛ-АН-111 на пластину 09Г2С товщиною 15 мм, варіюється від 27,8 до 0,6 ?С/с, знижуючись зі збільшенням часу охолодження і віддаленням від зони сплавлення з основою. Кристалізація сплаву типу 500Х40Н40С2Г1РЦ протікає в інтервалі температур 1332...1195 °С, починається з виділення первинних карбідів М₇С₃ і завершується евтектичним перетворенням «рідина > аустеніт + М₇С₃». Підвищення швидкості охолодження до 27,8 °С/с пригнічує процес кристалізації первинних карбідів М₇С₃, в результаті чого по висоті наплавленого шару формується градієнтна структура, що змінюється від аустенітної безкарбідної (біля межі сплавлення з основою) до заевтектичної (у верхній частині валика). При швидкості охолодження 6,6 ?С/с з рідини в інтервалі 1332...1274 °С виділяються первинні карбіди М₇С₃, що містять в середньому 57,6Cr і 2,7Ni, що відповідає термодинамічно стійкому стану сплаву типу 500Х40Н40С2Г2РЦ. Бібліогр. 12, рис. 6.
 
Ключові слова: порошкова стрічка, наплавлений шар, мікроструктура, комп’ютерне моделювання, кристалізація

---

B.V. Efremenko, A.G. Belik, Ya. A. Cheilyakh, M. Bakhrami Alamdarlo
 
Pre-Azov State Technical University (PSTU). 7 Universitetskaya Str., 87500, Mariupol, Donetsk Region, Ukraine. Е-mail: alexbelick@уаndех.uа
 
Investigation of formation of structure of wear-resistant alloy in surfacing using powder strip PL-AN-111
 
The investigations of temperature-time conditions of formation of microstructure of the alloy produced by electric arc surfacing of austenitic alloy of the type 500Kh40N40S2G2RTs using the powder strip PL-АN-111 were carried out. The investigation of structure formation of deposited bead over the height was carried out by modeling in the environment of the software product ProCAST. The simulation results were compared with the real microstructure of wear-resistant layer produced by electric arc surfacing using the powder strip PL-AN-111. The microstructure of surfacing was investigated on cross-microsections continuously etched with 4% nital, using the optical microscope Nikon Eclipse M200 and the electronic scanning microscope JSM-6510 LV, equipped with the EDS-analyzer of Oxford Instruments. The application of finite element modeling allowed establishing that the cooling rate of the bead of 10 mm height and 25 mm width deposited applying the powder strip PL-AN-111 on the plate 09G2S with the thickness of 15 mm, varies from 27.8 to 0.6 °С/s, decreasing at the increases in cooling time and removing from the fusion zone with the base. The crystallization of the alloy of the type 500Kh40N40S2G2RTs takes place in the temperature range of 1332...1195 °С, it starts with the evolution of primary carbides М7С3 and is completed by the eutectic transformation «liquid ® austenite +М₇С₃». The increase in cooling rate up to 27.8 °C/s suppresses the crystallization process of primary carbides М7С3, as a result of which a gradient structure is formed over the height of the deposited layer, varying from austenitic non-carbide (near the fusion boundary with the base one) to the hypereutectic (in the upper part of the bead). At the cooling rate of 6.6 °C/s, from the liquid the primary carbides M₇C₃ are evolved in the interval of 1332...1274 °C, containing in average 57.6% Cr and 2.7%> P, which corresponds to the thermodynamically stable state of the alloy of the type 500Kh40N40S2G2RTs . 12 Ref., 6 Fig.
 
Keywords: powder strip, deposited layer, microstructure, computer simulation, crystallization
References

1. Chigarev V.V., Belik A.G. (2011) Flux-cored strips for surfacing. Proizvodstvo, 8, 38-44 [in Russian].
2. Zhudra A.P., Voronchuk A.P. (2012) Cladding flux-cored strips (Review). The Paton Welding J., 1, 34-38.
3. Chigarev V.V., Belik A.G. (2012) Flux-cored strips for surfacing. Welding International, 26, 975-979.
4. Gladky P.V., Kondratiev, I.A. Yumatova, V.I. et al. (1991) Cladding flux-cored strips. Manual. Kiev, Tekhnika [in Russian].
5. Malinov V.L., Chigarev V.V., Vorobiov V.V. (2012) New flux-cored strips for surfacing of parts operating under conditions of abrasive and gas-abrasive action. In: Protection of metallurgical machines from failures: Transact. Mariupol: PDTU, Issue 14, 252-258 [in Russian].
6. Shlapak L.S., Shikhab T., Prisyazhnyuk P.N., Yaremiy I.P. (2016) Structure formation of the chromium carbide-based cermet with copper-nickel-manganese binder. Metallofizika i  Novejshie Tekhnologii, 38(7), 969-980 [in Russian].
7. Lin C.-M., Chang C.-M., Chen J.-H. et al. (2010) Microstructure and wear characteristics of high-carbon Cr-based alloy claddings formed by gas tungsten arc welding (GTAW). and Coat. Technol., 205, 2590-2596.
8. Klimpel A., Dobrzanski L.A., Lisiecki A., Janicki D. (2005) The study of properties of Ni-WC wires surfaced deposits. of Materials Processing Technology, 164-165, 1046-1055.
9. Schneider M.C., Gu J.P., Beckermann C. et al. (1997) Modeling of micro- and macrosegregation and Freckle formation in single-crystal nickel-base superalloy directional solidification. and Mater. Transact. A, 28A, 1517-1531.
10. Murugan S., Kumar P.V., Gill T.P.S. et al. (1999) Numerical modeling and experimental determination of temperature distribution during manual metal arc welding. and Technol. of Welding & Joining, 4(6), 357-364.
11. Abdullin A.D., Ershov A.A. (2014) End-to-end simulation of casting and metal-forming operations with ProCAST and Qform software. Metallurgist, 58(5), 339-345.
12. Carvill J. (1993) Mechanical Engineer’s Data Handbook, Oxford.