ВИБІР МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ НАПЛАВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛУРГІЙНОГО УСТАТКУВАННЯ, ЯКІ ПРАЦЮЮТЬ В УМОВАХ АБРАЗИВНОГО ЗНОШУВАННЯ ПРИ ВИСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
DOI:
https://doi.org/10.32782/3041-2080/2026-7-9Ключові слова:
наплавлення, твердість, зносостійкість, карбіди, бориди, аустенітна матриця, мартенситна матриця, тріщини розвантаження, теплостійкість, механічна обробкаАнотація
В роботі представлено результати аналізу сучасних досліджень в напрямках розробки перспективних матеріалів для наплавлення деталей металургійного устаткування, до яких висуваються вимоги високої стійкості при абразивному зношуванні (деталі завантажувальних пристроїв доменних печей, газорозподільних клапанів, бункерів та сит). Базовими системами для таких застосувань є Fe – Cr – C, Fe – Cr – C – B, Ni – Cr – C – B, які додатково легуються сильними карбідоутворюючими елементами (Mo, W, V, Nb, Ti).. При виборі матеріалів слід враховувати, що реальні характеристики матеріалів для наплавлення залежать не тільки від хімічного складу, але й від мікроструктури, яка сформувалася в процесі наплавлення. Крім хімічного складу, ефективним інструментом керування формуванням мікроструктури та комплексу властивостей сплавів є за управління енергетичними параметрами процесу формування покриття, температурний режим наплавлення, геометричні параметри шарів при багатошаровій структурі покриття. Запропоновано виділити основні групи матеріалів для наплавлення: економнолеговані високохромисті високовуглецеві матеріали на основі заліза, високохромисті матеріали з додатковим легуванням сильними карбідоутворюючими елементами для роботи при високих температурах У випадках, коли велике значення має збереження твердості, зносостійкості та стійкості до термоциклічного навантаження наплавленого шару при високих температурах, перспективними є сплави на нікелевій основі. В умовах відносно низьких температур перспективними є низьковуглецеві матеріали з пониженим вмістом хрому, зносостійкість яких забезпечується формуванням не тільки карбідної фази, але й твердої мартенситної матриці. Наведені приклади конкретних матеріалів вказаних груп для наплавлення
Посилання
Mendez P.F., Barnes N., Bell K., Borle S.D., Gajapathi S.S., Guest S.D., Izadi H., Gol A.K., Wood G. Welding processes for wear resistant overlays. Journal of Manufacturing Processes, Volume 16, Issue 1, January 2014, Pages 4-25, https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2013.06.011
Singla Y.K., Maughan M.R., Arora N., Dwivedi D.K. Enhancing the wear resistance of iron-based alloys: A comprehensive review of alloying element effects. Journal of Manufacturing Processes Volume 120, 30 June 2024, Pages 135-160. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.04.038
Ding T., Li C., Jing W., Di X., Hu W. Influences of boron on the microstructural characteristics and wear performance of hypereutectic Fe-Cr-C-Mo-xB hardfacing alloy. Surface and Coatings Technology. Volume 478, 29 February 2024, 130415. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.130415
Ivanov O., Prysyazhnyuk P., Shlapak L., Marynenko S., Bodrova L., Kramar H. Researching of the structure and properties of FCAW hardfacing. based on Fe-Ti-Mo-B-C welded under low current. 1st Virtual International Conference “In service Damage of Materials: Diagnostics and Prediction” Procedia Structural Integrity 36 (2022) 223–230. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.01.028
Naik H., Bhoskar A., Kalyankar V., Deshmukh D. Nickel-based metallurgical coating architectures for superior wear resistance in high-temperature P91 steel applications. Journal of Alloys and Metallurgical Systems Volume 9,March 2025, 100151. https://doi.org/10.1016/j.jalmes.2025.100151
Correa E.O., Alcântara N.G., Valeriano L.C., Barbedo N.D., Chaves R.R., The effect of microstructure on abrasive wear of a Fe–Cr–C–Nb hardfacing alloy deposited by the open arc welding process. Surface and Coatings Technology Volume 276, 25 August 2015, Pages 479-484. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.06.026
Zhang J., Wei J., Wei S., Huang Z., Xu L., Wei W., Gao Z., Shi Y. Effect of interlayer temperature and extremely low terminal cooling temperature on the microstructure and wear resistance of Fe-based hardfacing alloy. Journal of Materials Research and Technology Volume 23, March–April 2023, Pages 4105-4116. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.02.012
Wu J.Z., Zhang S.H., Meng X.P., Sun R.H. and oth. Unraveling the high-temperature wear mechanisms of FeCoNiCrMo HEA claddings: the critical role of eutectic microstructure. Wear. Volume 593, 15 May 2026, 206652. https://doi.org/10.1016/j.wear.2026.206652
Monnet A., Fras T., Kazup A., Bahi S., Rusinek A., Guitton A. Multi-scale characterization of a high chromium‑carbon based hardfacing alloy welded by flux-cored arc welding. Materials Characterization. Volume 233, March 2026, 116038.https://doi.org/10.1016/j.matchar.2026.116038
Katsich C., Rojacz H., Hajas B., Kirnbauer A., Varga M., Mayrhofer P.H. Load-dependent mild abrasive wear behavior of Fe-Cr-C-based hardfacings at room and elevated temperatures. Wear. Available online 8 April 2026, 206723 In Press, Journal Pre-proof. ttps://doi.org/10.1016/j.wear.2026.206723
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.



