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通过药芯焊丝40GMFR和40H3G2MF对熔敷金属的性能研究 A I Gusev, N V Kibko, N A Kozyrev, M V Popova, and I V Osetkovsky
西伯利亚国立工业大学冶金与材料科学研究所
Kirova Street，Novokuznetsk，654007，Russia
Email: kozyrev_na@mtsp.sibsiu.ru
摘要：研究了化学成分对40GMFR和40H3G2MF钢的沉积层的显微组织，硬度和耐磨性的影响。 定义了检验钢中合金元素的含量对沉积层结构的影响以及该层的结构对硬度和磨料磨损的影响。 进行两种钢的比较分析。 钢40H3G2MF表现出更大的表面功效。 它具有较高的硬度，较低的磨损率和较细的颗粒结构。1、介绍
目前，为了保护用于运输开采的岩石和其它磨料的料斗和滑槽，使用对应于系统C-Si-Mn-VP和C-Si-Mn-Cr-Mo-V的熔融丝 由钢40GMFR和40H3G2MF [1-11]表示。2、实验研究与结果
这项研究的目的是调查化学成分对沉积层的耐磨性和硬度的影响。根据用于制造药芯焊丝（FCW）的实验室机器中的已知方法[12-15]来生产焊丝。线材的直径为5mm，壳体由钢带St3制成。各自的粉末材料用作填料，碳和气体净化的尘埃从铝生产具有下列化学组成的含氟用作碳，质量％：氧化铝= 21-46; F = 18-27; Na2O = 8-15; K2O= 0.4 - 6％; CaO = 0.7-2.3; SiO2 = 0.5-2.5; Fe 2 O 3 = 2.1-3.3; Ctot = 12.5-30.2; MnO = 0.07-0.9; MgO = 0.06-0.9; S = 0.09-0.19; P = 0.10-0.18。通过用焊剂AN-26S在钢St3的板上的埋弧焊进行由生产的焊丝的表面处理。通过X射线定义测试样品的化学组成由焊丝7 - 样品1号 - 4通过导线由钢40H3G2MF，样品5号浮出水面： - 在光谱仪XRF-1800和原子发射光谱仪的DFS荧光法71沉积层的化学组成在表1中给出从钢40GMFR。使用焊接拖拉机ASAW-1250在铺面模式下进行铺面：I = 450A，U = 30V，V = 10m / h。在装置2070 SMT-1上进行耐磨性测试。在以下模式下进行测试：负载30mA，频率20 rot / min。样品硬度用硬度计MET-DU测量。 表1、 堆焊层的化学成分
|
序号 |
元素的质量分数（%） |
|||||||||
|
C |
Mn |
Si |
Cr |
V |
Mo |
Ni |
Co |
B |
||
|
1 |
0.19 |
0.52 |
0.74 |
2.79 |
0.14 |
0.26 |
0.17 |
0 |
0.001 |
|
|
2 |
0.22 |
0.62 |
0.35 |
2.78 |
0.02 |
0.25 |
0.09 |
0.04 |
0.001 |
|
|
3 |
0.27 |
0.68 |
0.49 |
4.61 |
0.01 |
0.42 |
0.36 |
0.03 |
0.001 |
|
|
4 |
0.43 |
0.84 |
0.37 |
7.04 |
0.03 |
0.49 |
0.42 |
0.06 |
0.001 |
|
|
5 |
0.16 |
0.32 |
0.62 |
0.25 |
0.19 |
0.11 |
0 |
0 |
0.003 |
|
|
6 |
0.10 |
0.45 |
0.15 |
0.23 |
0.11 |
0.10 |
0.08 |
0 |
0.003 |
|
|
7 |
0.23 |
0.66 |
0.25 |
0.95 |
0.29 |
0.35 |
0.34 |
0 |
0.003 |
|
使用光学显微镜OLYMPUS GX-51在亮场中在4％硝酸的醇溶液中蚀刻之后放大在times;100-1000的范围内进行显微切片的金相研究。通过与国家标准（GOST）8233-56的表6中的马氏体针的相关尺度和尺寸的标准进行比较来评价马氏体结构的细度。沉积层样品的纵向研究在非金属夹杂物根据GOST 1778-70以放大倍数times;100进行。晶粒尺寸根据GOST 5639-82，放大倍数times;100测定。金相分析表明，样品No.1的结构是细针刺马氏体（点3,4）在原始奥氏体晶粒中（图1a）。沿着奥氏体晶界，未闭合的薄中间层，大概由delta;-铁素体组成。增益标度上奥氏体的晶粒尺寸对应于No.5和No.4（表2）。对样品1的非金属夹杂物的性质的检查显示出显着程度的污染，特别是点5b和4b的不可变形硅酸盐和点2a和3a的点氧化物（图2a）。作为沉积层研究的结果，显示其硬度为44HRC和磨损速率-3·10-5g / min（表3）。样品2的结构是细针马氏体（点4），在先奥氏体晶粒内部具有屈氏体区域。奥氏体的晶粒尺寸对应于No.5和6（表2）。与非金属夹杂物相比，样品2的污染程度比样品1低得多。在样品2中，发现不可变形的硅酸盐，主要是点2a和1b，很少有点3a。点氧化物主要是点2a，很少有点1a和3a（图2b）。因此，这种情况下存在较少量的非金属夹杂物，并且它们具有更分散的结构。然而，在结构中屈氏体的出现伴随着沉积层的磨损率略微增加到4·10-5g / min，并且其硬度降低到36HRC（表3）。
表2、非金属夹杂物及试样特征
|
序号 |
非金属夹杂物的污染点 |
||||
|
不变形的硅酸盐 |
污点氧化物 |
线性氧化物 |
奥氏体晶粒尺寸 |
奥氏体晶粒位置 |
|
|
1 |
4 b, 5 b |
2 а, 3 а |
----- |
5 |
4 |
|
2 |
2 а, 1 b, 3 а |
2 а, 1а, 3 а |
----- |
5 |
6 |
|
3 |
2 b, 3 b, 4 b |
1 а, 2 а |
----- |
6 |
7 |
|
4 |
1 а, 1 b |
1 а |
----- |
8 |
7 |
|
5 |
3 b, 5 b |
1 а |
----- |
5 |
6 |
|
6 |
1 а, 1 b, 2 b, 3 а |
1 а |
----- |
5 |
6 |
|
7 |
а, 3 b, 4 b |
1 а, 2 а |
----- |
6 |
7 |
表3、耐久性试验结果
|
试样编号 |
试验前试样质量（g） |
试验后试样质量（g） |
损失重量 |
量变 |
熔敷率 |
硬度（HRC） |
|
1 |
132.768 |
132.573 |
0.195/ 0.26 |
6214 |
0.00003 |
44 |
|
2 |
185.2525 |
185.036 |
0.216/0.117 |
4954 |
0.00004 |
36 |
|
3 |
152.968 |
152.769 |
0.199/0.13 |
4790 |
0.00004 |
48 |
|
4 |
194.091 |
193.975 |
0.116/0.06 |
4671 |
0.00002 |
56 |
|
5 |
130.281 |
129.398 |
0.883/ 1.15 |
5760 |
0.00015 |
37 |
|
6 |
155.142 |
154.58 |
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