ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОДЕРЖАНИЯ АЗОТА НА

Литература
1. Modeling of the Build up Process for Production of Ni-Al based High Temperature Wear Resistant Coatings / M. Zinigrad [and
others] // Proceedings of ASM Materials Solution*99: International Symposium on Steel for Fabricated Structures. Cincinnati, Ohio, USA. –
1999. – 230-233 pp.
2. Иоффе, И. С. К вопросу выбора конструкции сечения порошковой проволоки / И. С. Иоффе, В. И. Зеленова // Сварочное
производство. – 1986. – № 12. – С. 2-3.
3. Особенности проектирования композиционной проволоки для наплавки сплавов на основе алюминида никеля / Ю.Н.
Дубцов, И.В. Зорин, Г.Н. Соколов, В.И. Лысак // Изв. ВолгГТУ. Серия / ВолгГТУ. – Волгоград, 2012. – № 9. – С. 190-194.
Соколов Г.Н.1, Литвиненко-Арьков В.Б. 2, Зорин И.В.2, Артемьев А.А2, Дубцов Ю.Н.2, Лысак В.И.3, Климешов А.М.4,
Лата А.С. 4
1
2
Доктор технических наук, доцент; кандидат технических наук; 3доктор технических наук, член-корреспондент РАН; 4
магистрант, Волгоградский государственный технический университет
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОДЕРЖАНИЯ АЗОТА НА СТРУКТУРУ НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА СИСТЕМЫ
FE-C-CR-NI-MO
Аннотация
Показано, что качественный азотсодержащий наплавленный металл с аустенитно-мартенситной структурой
обеспечивается при аргонодуговой наплавке с использованием порошковой проволоки, в наполнителе которой содержится до 0,32
масс % азота.
Ключевые слова: аргонодуговая наплавка, порошковая проволока, легирование азотом.
Sokolov G.N.1, Litvinenko-Arkov V.B. 2, Zorin I.V.2 Artemev A.A. 2,Dubtsov YU.N.2, Lysak V.I.3, Klimeshov A.M.4, Lata A.S. 4
1
Doctor of Technical Sciences, associate professor; 2 PhD in Engineering; 3 Member Russian Academy of Sciences, Doctor of
Technical Sciences; 4 undergraduate student, Volgograd State Technical University;
STUDY OF NITROGEN CONTENT STRUCTURE OF THE DEPOSITED METAL SYSTEM FE-C-CR-NI-MO
Abstract
It is shown that a quality weld metal with nitrogen-containing austenitic-martensitic structure is provided by argon arc surfacing using
cored wire in the vehicle which contains up to 0,32 wt% nitrogen.
Keywords: argon arc welding, flux cored wire, nitrogen alloying.
Введение
Наплавленные сплавы с аустенитно-мартенситной структурой обеспечивают высокий уровень эксплуатационных свойств
упрочняемых объектов, работающих в условиях циклического воздействия высоких (до 900 °С) температуру и механического
воздействия [1].
Стабилизировать структурно-фазовый состав металла, наплавленного в аргоне с использованием порошковых проволок, и
исключить формирование остаточного δ-феррита можно при легировании металла активным аустенизатором – азотом [2]. Атомы
азота и углерода образуют уравновешенные локальные зоны вокруг ближайших атомов железа, что препятствует выделению
карбидной или нитридной фаз и способствует упрочнению твердого раствора металла [3]. Однако введение азота в сплавы на
основе железа связано с известными металлургическими и технологическими проблемами, главная из которых состоит в
образовании газовых пор.
Цель работы заключается в выявлении оптимального содержания азота в наплавленном металле системы Fe-C-Cr-Ni-Mo, при
котором обеспечивается формирование беспористого металла с аустенитно-мартенситной структурой.
Методы исследования и материалы
Металлографические исследования производили известными методами дюрометрии и микроскопии с использованием
светового микроскопа Axiovert 40 MAT. Химический состав наплавленного металла контролировали искровым оптикоэмиссионным спектрометром PMI MASTER.
Для дуговой наплавки в аргоне сплава, масс. % C 0,15-0,2; Si 0,3-0,4; Mn 0,2 -0,4; Cr 14,5-15,0; Ni 4,0-4,5; Mo 2,5-2,8; Fe –
остальное, использовали порошковые проволоки (ПП), наполнитель которых содержал порошки металлов и ферросплавов, а также
порошков хрома азотированного (ТУ 0840-024-21600649-2009), содержащего до 16 масс.% азота. Поры от азота определяли
методом рентгеноскопии.
Результаты и их обсуждения
Показано (рис. 1), что при однопроходной наплавке возможность легирования наплавленного металла азотом через
наполнитель ПП определяется пределами его растворимости на стадиях капли [N]к и сварочной ванны [N]в, а также в
закристаллизовавшемся наплавленном металле [N]нм и зависит от параметров режима, полярности тока, химического состава
проволок и наплавленного металла.
22
Рис. 1 – Влияние температуры и химического состава капель электродного металла и сварочной ванны на
растворимость азота в них в процессе наплавки:
1 – ПП, 2 – капля электродного металла, 3 – поверхность сварочной ванны, 4 и 5 – предполагаемые закономерности
изменения температуры расплава и предела растворимости азота в нем, соответственно; Tкmax и Tвmax – максимальные
температуры капель электродного металла и реакционной зоны сварочной ванны при сварке на постоянном токе обратной
полярности.
Установлено, что в результате превышения предела растворимости азота в каплях электродного металла [N]к его интенсивное
дегазирование из них вызывает дестабилизацию длины дугового промежутка, которая иллюстрируется временными зависимостями
величины сварочного тока при плавлении ПП с различным содержанием азота в наполнителе (рис. 2).
Рис. 2 – Временные зависимости сварочного тока I при содержании в наполнителе ПП азота 0 (а), 0,3 (б) и 0,7 масс.% (в).
Результаты химического анализа образцов металла, наплавленного проволоками с различным количеством азота в
наполнителе, показали, что с увеличением содержания азота в наполнителе ПП [N]ПП пропорционально увеличивается и его
содержание в наплавленном металле [N]нм (рис. 3). Достижение предела растворимости азота в наплавленном металле, равного
0,125 масс. %, обеспечивается при его содержании в наполнителе ПП в диапазоне 0,30-0,32 масс. %., превышение которого
вызывает образование пор в наплавленном металле.
23
Результаты металлографического анализа экспериментальных образцов показали, что по мере увеличения массовой доли азота
в наполнителе проволок изменяется структура наплавленного металла. Если в структуре металла, наплавленного проволоками
содержащими 0,1 масс. % азота и, в особенности, без него содержится значительное количество остаточного δ-феррита (рис. 4, б,
темная составляющая), то в структуре образца, наплавленного проволокой с 0,2 масс. % азота, его количество незначительно. При
анализе структуры металла, наплавленного проволокой с 0,3 масс. % азота δ-феррита не обнаружено. Такая закономерность в
изменении структуры металла хорошо иллюстрируется положением точек на диаграмме (рис. 4, а), характерных для структуры
экспериментальных образцов наплавленного металла.
Рис. 3 – Зависимость содержания азота (а) в наплавленном металле [N]нм от количества азота в экспериментальных проволоках
[N]пп.
а
б
Рис. 4 – Фрагмент структурной диаграммы Потака-Сагалевича с нанесенными точками 0-3, характерными для структуры
сплавов, наплавленных проволоками содержащими от 0 до 0,3 масс. % азота соответственно (а) и микроструктуры наплавленного
ими металла (б).
Вывод
Установлено, что устойчивое существование дуги в аргоне, стабильный перенос капель, качественное формирование металла
и отсутствие в нем пор от азота достигается при его содержании в наполнителе проволоки не более 0,32 масс. %, что обусловлено
пределом растворимости азота в высокотемпературном расплаве капель.
Литература
1. Соколов, Г. Н. Наплавка износостойких сплавов на прессовые штампы и инструмент для горячего деформирования сталей:
монография /
Г.Н. Соколов, В.И. Лысак; ВолгГТУ. – Волгоград: РПК «Политехник», 2005. – 284 c.
2. Потак, Я. М. Высокопрочные стали. / Я. М. Потак., серия «Успехи современного металловедения». – М.: Металлургия. –
1972. – 208 с.
3. Rawers, J.C. Nitrogen as a friendly addition to steel / J.C. Rawers // Steel Grips. – 2006. – №2. – p. 125-135.
Евдокимов С.П.
Соискатель, Пензенский государственный университет
ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО АЛМАЗА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫХ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЙ
Аннотация
В статье описано применение поликристаллического алмаза для создания высокотемпературных полупроводниковых
датчиков давления. Приведены результаты исследования температурной зависимости тензочувствительности пленок
поликристаллического алмаза.
Ключевые слова: Пленки поликристаллического алмаза, чувствительный элемент, высокотемпературный датчик давления.
Evdokimov S. P.
Applicant, Penza State University
APPLICATION OF POLYCRYSTALLINE DIAMOND FOR HIGH-TEMPERATURE SEMICONDUCTOR STRAIN GAGE
PRESSURE SENSORS
Abstract
The article describes application of for high-temperature semiconductor pressure sensors are described. Results of gage factor
temperature dependence investigations for polycrystalline diamond films are demonstrated.
Keywords: Polycrystalline diamond film, sensing element, high-temperature pressure sensor.
24