89 / 126
Актуальные проблемы в машиностроении
. Том 4. № 3. 2017
Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
89
швов [15, 16] и повышает производительность процесса сварки и наплавки [16]. Несмотря на
достаточное количество работ, посвященных сварке с использованием ВМП различных
материалов, данных о сварке и наплавке с ВМП низкоуглеродистых сталей практически не
встречается. Таким образом, целью настоящей работы является исследование влияния ВМП
на структуру и свойства композиций из низкоуглеродистых сталей, полученных при помощи
наплавки под флюсом.
Методика экспериментального исследования
В качестве материала основы была выбрана низкоуглеродистая конструкционная
сталь марки ST-355. Сварочную проволоку KF S2 производства Kjellberg диаметром 3 мм
использовали в качестве наплавочного материала. Химический состав стальных пластин и
сварочной проволоки представлен в таблице 1. Сварочную проволоку наплавляли под слоем
флюса марки KF AB 123 производства Kjellberg (SiO
2
+ TiO
2
; CaO + MgO; Al
2
O
3
; CaF
2
) на
стальные пластины размерами 300
120 мм и толщиной 10 мм. Наплавку проводили на
автоматическом сварочном комплексе KA 2-UP в институте материаловедения (IW) г.
Ганновера. Режимы наплавки были следующими: ток дуги – 600 А (с ВМП и без ВМП);
напряжение – 32 В; скорость наплавки – 300 мм/мин. Перед наплавкой поверхность стальных
заготовок очищали при помощи пескоструйной обработки.
Таблица 1
Химические элементы, вес. %
Fe
C Si
Mn P
S
Cr
Ni
другие
Сталь ST-355 Основа 0.131 0.392 1.38 0.0122 0.0113 0.0179 0.0207 0.2815
Сварочная
проволока
Основа 0.12 0.7 1.46 0.02 0.04 0.1 0.14
-
Для проведения металлографических исследований использовали оптический
микроскоп Carl Zeiss AxioObserver Alm. Образцами для структурных исследований
выступали поперечные микрошлифы, запрессованные в полимерную матрицу и
подготовленные по стандартной методике (шлифование абразивными бумагами и
полирование суспензией, содержащей частицы оксида алюминия). Для травления
микроструктуры использовали раствор следующего состава: 5 мл HNO
3
и 95 мл этилового
спирта. Микротвердость оценивали на микротвердомере Wolpert Group 402MVD при
нагрузке 50 г. Испытания на абразивное изнашивание при трении о закрепленные
абразивные частицы проводили по схеме «цилиндрический образец - вращающийся диск». В
качестве эталона использовали сталь 45 после отжига.
Результаты и обсуждение
Макроскопическими исследованиями показано, что глубина проплавления
композиций, полученных с ВМП, в 3 раза больше, чем глубина проплавления композиций,
полученных без ВМП, и равна, примерно, 16 и 4 мм, соответственно. При этом ширина
крупнозернистого участка зоны термического влияния практически не изменяется.
Оптической микроскопией выявлено, что полученные композиции состоят из трех
зон: наплавленный металл, зона термического влияния и основной металл. Основной металл
имеет полосчатую структуру и характеризуется наличием ферритных и перлитных зерен. В