Исследование влияния акустических колебаний на структуру и износостойкость наплавленных сплавов системы Fe-Cr-Ni-Mn-Mo-Ti-Nb-C

Изучено влияние ультразвуковых колебаний на структурно-фазовый состав и износостойкость доэвтектического и заэвтектического наплавочных сплавов системы Fe–Cr–Ni–Mn–Mo–Ti–Nb–C. Колебания вводили в сварочную ванну с помощью присадочной порошковой проволоки в процессе электродуговой наплавки плавящимся электродом. Выполнены металлографические исследования сплавов, микрорентгеноспектральный и рентгеноструктурный анализы. Образцы сплавов испытаны на стойкость к газоабразивному изнашиванию, а также изнашиванию через абразивную прослойку при нормальной и повышенной до 600°С температуре. Установлено, что акустическая обработка сварочной ванны, по-разному влияя на структуру сплавов рассматриваемой системы легирования, может обусловливать как снижение, так и увеличение износостойкости сплавов.

1. Шумилов А. А., Штанько П. К., Гордиенко В. Н. Разработка наплавочных материалов для повышения износостойкости деталей тягодутьевых машин тепловых электростанций // Вестник СевНТУ. – 2010. – № 110. – С. 216–218.

2. Юзвенко Ю. А., Шимановский В. П., Гавриш В. А., Пащенко М. А. Дуговая наплавка деталей засыпного устройства доменной печи // Автоматическая сварка. – 1972. – № 2. – С. 5963.

3. Артемьев А. А., Прияткин Д. В., Лысак В. И., Лойко П. В. Анализ наплавочных сплавов для работы в условиях газоабразивного изнашивания при повышенных температурах // Известия Волгоградского государственного технического университета. Сер. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. – 2020. – № 10 (245). – C. 49–55.

4. Эрозия / Под ред. К. Прис : Пер. с англ. – М.: Мир, 1982. – 464 с. [Erosion, New York: Academic Press, 1979, 450 p.]

5. Va rga M. High temperature abrasive wear of metallic materials // Wear. – 2017. – V. 376–377, Part A. – P. 443–451. https://doi.org/10.1016/j.wear.2016.12.042

6. Vei nt hal R., Kulu P., Käerdi H. Microstructural aspects of abrasive wear of composite powder materials and coatings // International Journal of Materials and Product Technology. – 2011. – V. 40, Is. 1–2. – P. 92–119. https://doi.org/10.1504/IJMPT.2011.037208

7. Кудина А. В., Кураш В. В., Редин И. В., Хроленок В. В. Получение износостойких металлопокрытий электродуговой наплавкой плавящимся электродом при воздействии на него ультразвуком // Агропанорама. – 2013. – № 3. – C. 34–38.

8. Kumar S., Wu Chuansong, Padhy G., Ding W. Application of ultrasonic vibrations in welding and metal processing: A status review / Journal of Manufacturing Processes. – 2017. – V. 26. – P. 295–322. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2017.02.027

9. Пархимович Э. М. Сварка и наплавка в ультразвуковом поле. – Минск: Наука и техника. – 1988. – 206 с.

10. Tiana Y., Shena J. Effects of ultrasonic vibration in the CMT process on welded joints of Al Alloy // Journal of Materials Processing Technology. – 2018. – V. 4. – P. 282–291. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2018.05.004

11. Минин С. И., Трофимов А. И., Трофимов М. А. Технология термической сварки циркуляционных трубопроводов АЭС с воздействием ультразвука // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2016. – № 4. – С. 5–9.

12. Watanabe T., Shiroki M., Ya na gi sawa A., Sasaki T. Improvement of mechanical properties of ferritic stainless steel weld metal by ultrasonic vibration // Journal of Materials Processing Technology. – 2010. – V. 210, Is. 12. – P. 1646–1651. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2010.05.015

13. Liu J., Zhu H., Li Z., Cui W., Shi Y. Effect of ultrasonic power on porosity, microstructure, mechanical properties of the aluminum alloy joint by ultrasonic assisted laser-MIG hybrid welding // Optics and Laser Technology. – 2019. – V. 119. – P. 105619. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2019.105619

14. Fan Q., Chen C., Fan C., Liu Z., Cai X., Lin S., Ya n g C. Ultrasonic induces grain refinement in gas tungsten arc cladding Al–CoCrFeNi high-entropy alloy coatings // Materials Science and Engineering A. – 2021. – V. 821. – P. 141607. https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.141607

15. Zhao G., Wang Z., H u S., Duan S., Chen Y. Effect of ultrasonic vibration of molten pool on microstructure and mechanical properties of Ti–6Al–4V joints prepared via CMT+P welding // Journal of Manufacturing Processes. – 2020. – V. 52. – P. 193–202. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.01.045

16. Кривоносова Е. А., Щицын Ю. Д., Акулова С. Н., Мышкина А. В., Неулыбин С. Д., Белинин Д. С. Снижение дефектности жаропрочных никелевых сплавов в технологиях наплавки // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2018. – Т. 20, №. 2. – С. 12–19.

17. Шевченко О. И., Трекин Г. Е. Формирование структуры и свойств композиции «наплавленный слой – основной металл» в ультразвуковом поле // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2014. – Т. 16, №. 4. – С. 124–132.

18. Thavamani R., Balusamy V., Nampoothiri J., Subramanian R., Ravi K. R. Mitigation of hot cracking in Inconel 718 superalloy by ultra-sonic vibration during gas tungsten arc welding // Journal of Alloys and Compounds. – 2018. – V. 740. – P. 870–878. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.12.295

19. Артемьев А. А., Зорин И. В., Соколов Г. Н., Лысак В. И., Денисевич Д. С., Прияткин Д. В. Диагностика наплавленных сплавов на стойкость к высокотемпературному газоабразивному изнашиванию // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического ун-та (Вестник ПНИПУ). Машиностроение, материаловедение. – 2019. – Т. 21, № 1. – С. 12–19.

20. Артемьев А. А., Антонов А. А., Соколов Г. Н., Лысак В. И. Методика испытаний наплавленных сплавов на стойкость к высокотемпературному абразивному изнашиванию // Трение и износ. – 2017. – Т. 38, № 3. – C. 247–254.