доктор технических наук;
doctor of technical sciences;
кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
В статье предложен новый способ поверхностного упрочнения стальных изделий с использованием аргонодуговой наплавки и науглероживающих паст на основе сварочного флюса и графитового порошка. Исследованы различные составы паст, варьируя соотношение компонентов с целью оптимизации структуры и свойств (твердости) поверхностного слоя. Проведен анализ микроструктур, химического состава и твердости наплавленного слоя. Установлено, что оптимальные составы паст обеспечивают формирование в поверхностном слое карбидных структур, что существенно повышает твердость. Наибольшая эффективность достигнута при использовании паст с повышенным содержанием графита, где образуется мелкодисперсная структура с равномерным распределением упрочняющих карбидных фаз. Твердость поверхностного слоя достигает 49 HRC, что делает предложенную технологию перспективной для применения в машиностроении. Разработанный способ превосходит традиционные способы упрочнения, такие как химико-термическая обработка (ХТО), в частности, цементация, за счет более быстрого формирования упрочняющих высокоуглеродистых фаз. На разработанный состав пасты для нового способа науглероживания был получен патент РФ. Предложенный способ науглероживания поверхности может быть использован для упрочнения деталей, подверженных высоким нагрузкам и износу, что способствует повышению их эксплуатационных характеристик и срока службы деталей. Цель исследования: разработать новый способ науглероживания поверхности стальных изделий посредством аргонодуговой наплавки с использованием науглероживающих паст и оптимизировать состав разрабатываемой пасты для обеспечения оптимальной структуры поверхностного слоя. Задача: разработка нового способа науглероживания поверхности стальных изделий методом аргонодуговой наплавки с использованием специальных науглероживающих паст для повышения твердости и эксплуатационных свойств поверхностного слоя стальных деталей. Методы исследования: 1) Подготовка паст из сварочного флюса и графита; 2) Аргонодуговая наплавка на стальные образцы; 3) Анализ микроструктуры, твердости и химического состава; 4) Контроль качества упрочненного слоя. Новизна работы: 1) Новый способ упрочнения с использованием аргонодуговой наплавки и специальных паст. 2) Оптимизированные составы паст обеспечивают науглероживание поверхности при аргонодуговой наплавке и как следствие высокую твердость. 3) Технология быстрее и эффективнее традиционных методов цементации, которые можно представить как альтернативу предлагаемому способу. Результаты исследования: 1) Науглероживающие пасты составов №3–№5, представленные в статье, обеспечивают получение карбидных структур с высокой твердостью; 2) Наибольшая твердость (49 HRC) достигнута с пастой №5, содержащей графитовый порошок и сварочный флюс в соотношении 80/20 %; 3) Отсутствие дефектов в виде различных несплошностей в наплавленном слое. Вывод: Разработанный способ аргонодуговой наплавки для науглероживания поверхностности стальных деталей с использованием специальных паст эффективен для упрочнения стальных изделий, его применение обеспечивает высокую твердость поверхностного слоя деталей.
The paper proposes a new method for surface hardening of steel products using argon arc welding and carburizing pastes based on welding flux and graphite powder. Various compositions of pastes are studied, varying the ratio of components in order to optimize the structure and properties (hardness) of the surface layer. The microstructures, chemical composition and hardness of the deposited layer are analyzed. It is found out that optimal paste compositions ensure the formation of carbide structures in the surface layer, which significantly increases hardness. The greatest efficiency is achieved when using pastes with high graphite content, where a finely dispersed structure is formed with a uniform distribution of reinforcing carbide phases. The hardness of the surface layer reaches 49 HRC, which makes the proposed technology promising for use in mechanical engineering. The developed method is superior to traditional hardening methods such as chemical heat treatment, in particular, carburization, due to the faster formation of hardening high-carbon phases. A patent of the Russian Federation is obtained for the developed paste composition for a new method of carburization. The proposed method of surface carburization can be used to harden parts subjected to high loads and wear, which contributes to an increase in their performance and service life of parts. The study objective: to develop a new method for carburizing the surface of steel products by means of argon arc welding using carburizing pastes and to optimize the composition of the paste developed to ensure an optimal surface layer structure. The task: to develop a new method for carburizing the surface of steel products by argon-arc welding using special carburizing pastes to increase the hardness and operational properties of the surface layer of steel parts. Research methods: 1) Preparation of pastes from welding flux and graphite; 2) Argon arc welding of steel samples; 3) Analysis of microstructure, hardness and chemical composition; 4) Quality control of the reinforced layer. The novelty of the work: 1) A new method of hardening using argon arc welding and special pastes. 2) Optimized paste compositions ensure surface carburization during argon arc welding and, as a result, high hardness. 3) The technology is faster and more efficient than traditional methods of carburization, which can be presented as an alternative to the proposed method. The study results: 1) Carburizing pastes of compositions No.3-No.5 presented in the paper ensure the production of carbide structures with high hardness; 2) The highest hardness (49 HRC) is achieved with paste No.5 containing graphite powder and welding flux in a ratio of 80/20%; 3) The absence of defects as various discontinuities in the deposited layer. Conclusion: The developed argon arc welding method for carburizing the surface of steel parts using special pastes is effective for hardening steel products, its use ensures high hardness of the surface layer of parts.