ФГАУ «НУЦСК при МГТУ им. Н. Э. Баумана», Москва, Россия:
Н. В. Коберник, докт. техн. наук, эл. почта: koberniknv@bmstu.ru
А. С. Панкратов, канд. техн. наук

МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия:
В. В. Петрова, аспирант
М. А. Александров, инженер

Проведено исследование возможности введения карбидов хрома в расплав наплавленного металла. Для получения покрытий, стойких против абразивного износа, наибольшее распространение получили наплавочные материалы на базе железа с основными легирующими элементами хром и углерод. При этом число легирующих элементов подбирают таким образом, чтобы в структуре наплавленного металла формировались карбиды хрома. Поэтому при рассмотрении возможности введения карбидов хрома в расплав наплавленного металла целесообразно обратить внимание на термодинамику образования указанных карбидов в системе Fe – Cr – C. На основе анализа литературы установлено, что карбиды хрома преимущественно образуются в диапазоне температур, при которых сплав находится в твердом состоянии. Термодинамически невыгодно образование карбидов хрома из расплава, возможно образование карбида только при высоком содержании углерода (более 40 %). Проведены экспериментальные исследования, в ходе которых порошки карбида хрома Сr3C2 вводили в расплав сварочной ванны, при этом обеспечивали экранирование карбида от непосредственного действия дуги. Установлено, что карбид хрома при попадании в расплав сварочной ванны полностью разрушается. Этот процесс сопровождается насыщением металла хромом и повышением его твердости.

1. Orlik A. G., Orlik G. V., Kobernik N. V., Mikheev R. S. Arc deposition of abrasion wear-resisting coatings on the working surfaces of conveyor screws // Welding International. 2017. Vol. 31, Iss. 12. С. 945–950.
2. Lyalyakin V. P., Murzaev V. P., Solovev R. Y., Slinko D. B. Physicomechanical properties of coatings produced by electric arc metallising with flux-cored wires // Welding International. 2017. Vol. 31, Iss. 9. P. 729–732.
3. Митрофанов Н. Э., Слинко Д. Б. Упрочнение лемехов почво-обрабатывающих машин дуговой наплавкой твердыми сплавами // Труды ГОСНИТИ, 2017. Т. 128. С. 67–72.
4. Chi-Ming Lin, Chia Ming Chang, Jie-Hao Chen, Chih-Chun Hsieh, Weite Wu. Microstructure and wear characteristics of high-carbon Crbased alloy claddings formed by gas tungsten arc welding (GTAW) // Surface and Coatings Technology. 2010. Vol. 205, Iss. 7. P. 2590–2596.
5. Ganzales L. F., Shiganov I. N. Optimization of the process of deposition of wear-resisting Stellite coatings on steel by laser radiation // Welding International. 2018. Vol. 32, Iss. 1. P. 34–39.
6. Leech P. W., Li X. S. Comparison of abrasive wear in diamond composites and WC-based coatings // Wear. 2011. Vol. 271, Iss. 9-10. P. 1244–1251.
7. Lu J. Z., Cao J., Zhang H. F., Luo K. Y. Wear properties and microstructural analyses of Fe-based coatings with various WC contents on H13 die steel by laser cladding // Surface and Coatings Technology. 2019. Vol. 369. P. 228–237.
8. Zhenting W., Xiaohui Z. Microstructure and Properties of TiCTiB2/Fe Composite Coating by Argon Arc Cladding // Rare Metal Materials and Engineering. 2009. Vol. 38. P. 155–158.
9. Hao J., Yao Y., Li J., Ma Y., Zhao J. Study on microstructure and performance of TiC/Ni metal matrix composite coating produced by argon-arc reactive cladding // Rare Metal Materials and Engineering. 2007. Vol. 36. P. 520–523.
10. Chen J.-H., Hsieh C.-C., Hua P.-S. et al. Microstructure and abrasive wear properties of Fe – Cr – C hardfacing alloy cladding manufactured by Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) // Metals and Materials International. 2013. Vol. 19. P. 93–98.
11. Buytoz S., Orhan A., Gur A. K., Caligulu U. Microstructural Development of Fe – Cr – C and B4C Powder Alloy Coating on Stainless Steel by Plasma-Transferred Arc Weld Surfacing // Arabian Journal for Science and Engineering. 2013. Vol. 38. P. 2197–2204.
12. Shiganov I. N., Samarin P. E. Modelling the process of formation of a composite coating with SiC particles on the surface of aluminium alloys under the eff ect of powerful laser radiation // Welding International. 2015. Vol. 30, Iss. 1-5. P. 378–382.
13. Григорьянц А. Г., Пересторонин А. В., Мисюров А. И., Шиганов И. Н. Лазерная поверхностная модификация бандажных сталей карбидом вольфрама // Фотоника. 2019. Т. 13. № 4. С. 340–347.
14. Grigoryants A. G., Stavertiy A. Y., Bazaleeva K. O., Yudina T. Y., Smirnova N. A. et al. Laser surfacing of nickel-based composite war-resisting coatings reinforced with tungsten carbide // Welding International. 2017. Vol. 31, Iss. 1. P. 52–57.
15. Овчаренко П. Г., Чекмышев К. Э. Термодинамическая оценка возможности выделения карбидов хрома из расплавов системы железо – хром – углерод // Химическая физика и мезоскопия. 2017. Т. 19. № 1. С. 89–96.
16. Леонович Б. И. Термодинамический анализ и фазовые равновесия в системе железо – хром – углерод // Вестник ЮУрГУ. Серия: Металлургия. 2009. № 36. С. 4–12.
17. Лившиц Л. С., Гринберг Н. А., Куркумелли Э. Г. Основы легирования наплавленного металла. — М. : Машиностроение, 1969. — 188 с.
18. ГОСТ 380–2005. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки (с Изм. № 1). — Введ. 01.07.2008.
19. ГОСТ 2246–70. Проволока стальная сварочная. Технические условия (с Изм. № 1–5). — Введ. 01.01.1973.
20. Хорн Ф. Атлас структур сварных соединений : пер. с нем. — М. : Металлургия, 1977. — 288 с.