Илья Васильевич Зорин – д.т.н., профессор кафедры «Оборудование и технология сварочного производства»
Россия, 400005, г. Волгоград, пр. им. В.И. Ленина, 28
Ilya V. Zorin – Dr. Sci. (Eng.), Prof., Department of Welding Equipment and Technology
28 Lenin Prosp., Volgograd 400005, Russia
Владимир Ильич Лысак – д.т.н., профессор, академик РАН, заведующий кафедрой «Оборудование и технология сварочного производства», научный руководитель
Россия, 400005, г. Волгоград, пр. им. В.И. Ленина, 28
Vladimir I. Lysak – Dr. Sci. (Eng.), Prof., Acad. of the Russian Academy of Sciences, Head of the Department of Welding Equipment and Technology, Scientific Adviser
28 Lenin Prosp., Volgograd 400005, Russia
Валентин Олегович Харламов – к.т.н., доцент кафедры «Оборудование и технология сварочного производства»
Россия, 400005, г. Волгоград, пр. им. В.И. Ленина, 28
Valentin O. Kharlamov – Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Department of Welding Equipment and Technology
28 Lenin Prosp., Volgograd 400005, Russia
Сергей Анатольевич Фастов – аспирант кафедры «Оборудование и технология сварочного производства»
Россия, 400005, г. Волгоград, пр. им. В.И. Ленина, 28
Sergey A. Fastov – Postgraduate Student of the Department of Welding Equipment and Technology
28 Lenin Prosp., Volgograd 400005, Russia
Работа посвящена исследованию формирования структуры легированного алюминида никеля в процессе автоматизированной электродуговой наплавки колеблющимся электродом (плавящейся композиционной проволокой), при котором дуга совершает поперечные перемещения с частотой f по поверхности расплава сварочной ванны. Использование такого приема в сравнении с традиционной технологией наплавки позволяет перемещать вместе с расплавом сварочной ванны фронт кристаллизации (при f = 1,3 Гц) или стабилизировать его (при f ≥ 2 Гц) в поперечном сечении наплавляемого металла. Изучена эволюция структуры наплавленных сплавов. Установлено, что наиболее структурно чувствительной фазой являются участки сосредоточения никель-алюминиевой эвтектики, скопления частиц которой, в зависимости от условий теплоотвода вблизи фронта кристаллизации, образуют участки слоистой текстуры. Показано, что после 50 теплосмен (нагрев до 1100 °С, охлаждение до 25 °С) твердость исследуемого сплава перестает зависеть от последующего термического циклирования и сохраняется неизменной на уровне 34–35 HRC. Наибольшая стойкость наплавленного металла к появлению трещин термической усталости обеспечивается при формировании в его структуре близкого к оптимальному соотношения относительно вязкого, легированного железом и другими элементами γ-твердого раствора и никель-алюминиевого мартенсита, состав которого соответствует Ni2Al-фазе. Термические условия получения такой структуры обусловлены замедленным охлаждением закристаллизовавшегося металла с высоких температур при достижении f ≥ 2,8 Гц. Анализ изменения сопутствующего термоусталостным испытаниям окислительного изнашивания (оцениваемого потерей массы) при температуре нагрева металла 1100 °С показал преимущества исследуемого сплава над промышленными сплавами на основе никеля и кобальта.
This study considers the formation of an alloyed nickel aluminide structure through automatic electric arc surfacing employing an oscillating electrode composed of composite wire. The arc transversely traverses the weld pool surface at a frequency denoted as f. In comparison to conventional surfacing techniques, this process either displaces the crystallization front alongside the weld pool (at f = 1.3 Hz) or stabilizes it (at f ≥ 2 Hz) throughout the cross-sectional area of the coating layer. We have conducted an investigation into the evolution of alloy structures resulting from surfacing. Notably, we have observed that the regions with concentrations of eutectic nickel-aluminum are particularly susceptible to structural alterations. The formation of particle clusters, which is contingent upon heat dissipation conditions near the crystallization front, leads to the development of layered texture regions. Our findings reveal that following 50 thermal cycles (heating to 1100 °C, cooling to 25 °C), the alloy's hardness becomes independent of subsequent thermal cycles, consistently maintaining a level 34–35 HRC. The highest resistance of the surfaced metal to thermal fatigue cracks is achieved when its structure exhibits an optimal γ-solid solution (relatively ductile) to nickel-aluminum cooling martensite ratio, corresponding to the Ni2Al phase. The thermal conditions necessary for producing such a structure are elucidated by the gradual cooling of the crystallized metal from elevated temperatures when f ≥ 2.8 Hz. An analysis of changes in oxidative wear, estimated by mass loss, during thermal fatigue tests conducted at a metal heating temperature of 1100 °C revealed the superiority of the studied alloy over industrial alloys based on nickel and cobalt.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.