Resumen:
Постановка задачи (актуальность работы): статья посвящена проблемам структурообразования при сварке низкоуглеродистых, низколегированных сталей. Формирование структуры металла сварных соединений происходит в сложных термических условиях, которые
определяют комплекс эксплуатационных свойств. Наличие в металле сварного шва крупных
столбчатых кристаллов является потенциально опасным фактором, так как при определенных
условиях подобные структуры могут выступать концентраторами напряжений и служить источником разрушения. В работе рассматривается возможность управления первичной структурой наплавленного металла путем введения в расплав сварочной ванны нано- и ультрадисперсных частиц тугоплавкого материала. Цель работы: исследование влияния нано- и ультрадисперсных частиц монокарбида вольфрама WC на структуру наплавленного металла.
Используемые методы: был проведен лабораторный эксперимент, который заключался в из-
готовлении электродов, содержащих в своем покрытии различное количество ультрадисперсного порошка WC; наплавке и изготовлении образцов; исследовании полученных образцов
методом световой микроскопии (микроскоп Микромед-Мет) и измерении твердости по Виккерсу (прибор HV-1000). Новизна: получены новые данные о влиянии концентрации ультра-
дисперсногоорошка WC в покрытии электрода на структуру наплавленного металла.
Результат: структура металла, наплавленного электродами, содержащими в обмазке 0; 0,02 и
0,2 % (от массы сухой смеси) порошка WC, характеризуется наличием столбчатых кристаллов, окруженных сеткой периферийного феррита, образовавшегося вдоль границ первичных
зерен. Наблюдаются игольчатые включения видманштеттового феррита, прорастающие от
края кристаллов к их центру, а также структуры бейнитного типа. Структура металла, наплавленного электродами, содержащими в обмазке 0,4 % (от массы сухой смеси) порошка
WC, характеризуется наличием измельченной ячеистой структуры, представленной равноосными кристаллами. Твердость наплавленного металла в образцах находится в диапазоне
184–189 HV. Практическая значимость: получены данные, необходимые для создания новых марок покрытых электродов для сварки-наплавки низкоуглеродистых, низколегированных сталей. Statement of problem (relevance): the paper describes the problem of structure formation in
welding low-carbon low-alloy steels. The weld metal structure forms in a complex thermal environment
that predetermines the operating performance of the metal. Emergence of large columnar crystals
in welds poses a potential hazard, as such structures may under certain conditions concentrate
the tension and trigger destruction. The paper dwells upon the possibility of controlling the primary
structure of welded metal by injecting nano- and ultrafine particles of a refractory material into
the weld pool. The objective is to study how nano- and ultrafine particles of tungsten monocarbide
WC) affect the structure of welded metal. Methods used: the researchers have carried out a laboratory
experiment consisting in making electrodes with a coating containing a varying amount of ultrafine
WC powder, then making welded-metal samples and studying the samples by optical microscopy
(a Micromed-Met microscope) as well as measuring the Vickers hardness (a HV-1000 device).
The novelty of this research consists in gathering new data on how the concentration of ultrafine
WC powder in the electrode coating affects the structure of welded metal. The results: the structure
of metal welded by electrodes with a coating containing 0, 0.02, or 0.2 % of WC powder (% of drymix
weight) features columnar crystals surrounded by a grid of peripheral ferrite formed along
the primary-grain boundaries. Needle-like inclusions of Widmanstätten ferrite sprouting from
the crystal edges to the crystal center are observed along with bainitic structures. Electrodes with
a coating containing 0.4% of WC powder produce welded metal of a finer cellular structure in
the form of equiaxed crystals. The hardness of the welded-metal samples is within 184 to 189 HV.
Practical significance: the research has produced data necessary for creating new coated electrodes
for welding and surfacing low-carbon low-alloy steels.
Descripción:
Шекшеев Максим Александрович, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры машин и
технологий обработки давлением и машиностроения, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск; shecsheev@yandex.ru, ORCID ID:
https://orcid.org/0000-0003-4790-2821. M.A. Sheksheyev, shecsheev@yandex.ru,
S.V. Mikhaylitsyn, svmikhaylitsyn@mail.ru,
A.B. Sychkov, absychkov@mail.ru,
A.N. Emelyushin, emelushin@magtu.ru,
E.N. Shiryayeva, lisyun@mail.ru
Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russian Federation
Михайлицын Сергей Васильевич, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры машин и
технологий обработки давлением и машиностроения, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск; svmikhaylitsyn@mail.ru, ORCID ID:
https://orcid.org/0000-0001-6414-3105.
Сычков Александр Борисович, д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры технологий металлургии и литейных процессов, Магнитогорский государственный технический университет
им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск; absychkov@mail.ru, ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-
4127-0248.
Емелюшин Алексей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры технологий металлургии и литейных процессов, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск; emelushin@magtu.ru, ORCID ID: https://orcid.org/0000-
0002-2983-1153.
Ширяева Елена Николаевна, старший преподаватель кафедры машин и технологий обработки давлением и машиностроения, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск; lisyun@mail.ru, ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-
5143-3285