Т. 326, № 7

Влияние тепловложения при плазменной порошковой наплавке стали 10Р6М5 на структуру и твердость покрытия. Наплавка одиночного валика (Ч. I)

Определяющим параметром при плазменной наплавке является тепловложение, которое можно регулировать силой сварочного тока и скоростью перемещения источника нагрева. Увеличение тепловложения в значительной степени может оказывать влияние на формирование структуры и свойств наплавляемого материала. В связи с этим выбор параметров режима плазменной порошковой наплавки при восстановлении или упрочнении поверхности детали, например торцевых уплотнений, использующихся для насосов нефтедобычи, нефтетранспорта и нефтепереработки, является актуальной задачей. Однопроходную плазменную наплавку промышленным порошком стали 10Р6М5 с гранулометрическим составом 100…350 мкм производили на пластины из стали 20 размером 400х150х10 мм. В качестве транспортирующего, защитного и плазмообразующего газа использовался аргон. Наплавку производили на установке УПН-303УХЛ4. В работе использовали плазмотрон с внутренней схемой ввода порошка в дугу. Для изменения погонной энергии использовали режимы с различными значениями силы тока и скорости наплавки. Проведен анализ влияния погонной энергии при плазменной порошковой наплавке одиночного валика на формирование его структурно-фазового состава и твердости. Анализ микроструктур проводили с помощью оптического микроскопа Olympus GX 51 с комплектом прикладных программ SIAMS 700, сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения JSM-7500FA, снабженного системой энергодисперсионного микроанализа производства JEOL, рентгеноструктурного анализа на рентгеновском дифрактометре XRD-7000S в фильтрованном CuК-излучении. Показано, что с ростом величины погонной энергии плазменной порошковой наплавки от 20 до 42 кДж/см увеличивается ширина наплавляемого валика в два раза и глубина проплавления основного металла от 0,2 до 0,9 мм. Установлено, что при увеличении тепловложения в процессе наплавки происходит снижение доли эвтектики в объеме наплавленного металла в 2 раза, увеличение количества мартенсита в объеме матрицы с 72 до 84 % и среднего размера частиц карбидов ванадия с 0,75 до 2 мкм. При малом тепловложении вблизи границы сплавления и в верхней части наплавленного валика формируется слой материала толщиной ~100…150 мкм, в котором фиксируется увеличение количества дисперсных карбидов до ~4 %, а эвтектическая сетка карбидов отсутствует. При увеличении погонной энергии до 25 кДж/см средняя величина микротвердости сохраняется на уровне 860 HV, с ростом тепловложения до 30 кДж/см она падает до 780…790 HV и далее остается неизменной при дальнейшем росте тепловложения.

Ключевые слова:

электронный ресурс, труды учёных ТПУ, плазменная порошковая наплавка, наплавки, порошки, сталь, микроструктура, эвтектики, карбиды, твердость,

Авторы:

Хайдарова Анна Александровна

Хамматов Александр Наильевич

Гнюсов Сергей Фёдорович

Скачать PDF