| 2013 №06 (02) | 2013 №06 (04) |
«Автоматическая сварка», 2013, № 6, с. 16-23
Газоабразивная износостойкость при повышенных температурах покрытий, полученных дуговой металлизацией
В. И. Похмурский1, М. М. Студент1, А. В. Похмурская2, И. А. Рябцев3, В. М. Гвоздецкий1, Т. Р. Ступницкий1
1Физико-механический ин-т им. Г. В. Карпенко НАНУ. 79601, г. Львов, ул. Научная, 5. E-mail: pokhmurs@ipm.lviv.ua
2Institute of Composite Materials and Surface Technology, Chemnitz University of Technology. 09105 Germany, 03125-DE, Erfenschlager strasse, 73. E-mail: hanna.pokhmuska@mb.tu-chemnitz.de
3ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Реферат
Электродуговая металлизация находит все более широкое применение для получения восстановительных и защитных покрытий различного функционального назначения. Однако эксплуатационная долговечность таких покрытий пока изучена недостаточно. В работе исследован механизм формирования электродуговых покрытий из порошковых проволок системы легирования Fe–Cr–B–Al. Установлено, что газоабразивная износостойкость покрытий из порошковых проволок зависит от твердости покрытия, напряжений первого рода в покрытии и от состава оксидных пленок, которые образуются в процессе нанесения покрытий и при повышенных температурах в процессе испытаний на газоабразивное изнашивание. Первоначально оксидные пленки образуются на поверхности капель в процессе напыления. Кроме того, в воздушной среде у пористых электродуговых покрытий наблюдается окисление на поверхности и внутри покрытия (межламелярное окисление) и окисление на границе между покрытием и стальной основой. Показано, что высокое сопротивление газоабразивному изнашиванию имеют покрытия, в которых в процессе изотермических выдержек при температурах испытаний 400…600 °С напряжения растяжения трансформируются в напряжения сжатия вследствие процесса внутреннего межламелярного окисления, что приводит к увеличению объема покрытия, повышению его когезионной прочности вследствие армирования его межламелярными пленками толщиной 100…150 нм. Определено оптимальное содержание легирующих элементов и их влияние на газоабразивную износостойкость покрытий. Показано позитивное влияние на газоабразивную износостойкость остаточных напряжений сжатия в покрытиях. Предложенные покрытия найдут применение на предприятиях энергетики. Библиогр. 13, табл. 1, рис. 12.
Ключевые слова: электродуговая металлизация, покрытия, порошковые проволоки, газоабразивная износостойкость
Поступила в редакцию 24.01.2013
Опубликовано 22.05.2013
1. Преимущество активированной дуговой металлизации / Ю. С. Коробов, В. Л. Луканин, А. С. Прядко и др. // Сварщик. — 2002. — № 2. — С. 16–17.
2. Структура и свойства электродуговых покрытий на основе ферробора, полученных из порошковых проволок / А. Л. Борисова, И. В. Миц, Т. В. Кайда и др. // Автомат. сварка. — 1991. — № 9. — С. 66–68.
3. Борисов Ю. С., Коржик В. Н. Аморфные газотермические покрытия: теория и практика // Там же. — 1995 — № 4. — С. 3–12.
4. Борисов Ю. С., Козьяков И. А., Коржик В. Н. Структура и свойства газотермических покрытий, полученных с использованием порошковых проволок системы Fe–Cr–B, Fe–Cr–B–C // Там же. — 1996 — № 5 (518). — С. 21–24.
5. Електродугові відновні та захисні покриття / В. І. Похмурський, М. М. Студент, В. М. Довгуник та ін. — Львів: Фіз.-мех. ін-т ім. Г. В. Карпенка НАН України, 2005. — 190 с.
6. Arc-sprayed coatings obtained from iron based cored wires under high-temperature abrasive wear conditions / H. Pokhmurska, B. Wielage, T. Grund et al. // Proc. Int. Thermal Spray Conf.: Thermal Spray Crossing Borders, Maastricht, 2008. — Germany: DVS-Verlag GmbH. — P. 338–341.
7. Effect of high-temperature corrosion on the gas-abrasive resistance of electric-arc coatings / M. M. Student, H. V. Pokhmurs’ka, V. V. Hvozdets’kyi et al. // Materials Sci. — 2009. — 45, № 4. — P. 481–489.
8. Dallaire C. S., Levert H., Legoux J.-G. Erosion resistance of arc-sprayed coatings to iron ore at 25 and 315 оC // J. Thermal Spray Technology. — 2001. — № 10. — P. 337–350.
9. Wear resistant amorphous and nanocomposite steel coatings / D. J. Branagan, W. D. Swank, D. C. Haggard et al. // Met. and Mater. Trans. A. — 2001. — 32A, 10. — P. 2615–2621.
10. Branagan D. J., Alman D. E., Newkirk J. W. Devitrifed nanocomposite steel powder. — Powder metallurgy alloys and patriculate materials for industrial application. — Warrendale, PA: The Minerals, Metals, and Materials Society, 2001. — P. 111–122.
11. Branagan D. J., Tang Y. Developing extreme hardness (>15 GPa) in iron based nanocomposites // Composites. — 2002. — № 6. — P. 855–859.
12. Wear behaviour of hardfaced Fe–Cr–C alloy and austinetic steel under 2-body and 3-body conditions at elevated tempetature / E. Badisch, C. Katsich, H. Winkelmann et al. // Tribology Intern. — 2010. — № 2. — P. 214–228.
13. Бабичев М. А. Методы определения внутренних напряжений в деталях машин. — М.: Изд-во АН СССР, 1955. — 132 с.