Вплив електрошлакового наплавлення на хімічний склад неметалевих вкраплень і зони сплавлення

Abstract

UK: Мета роботи. Потрібно визначити фактори, які впливають на хімічний склад зони сплавлення і неметалевих вкраплень при проведенні електрошлакового наплавлення, яке використовується при відновленні деталей залізничного транспорту, а саме електровозів марок ЧС-4, ЧС-6, ЧС-8 і ін. Методи дослідження. Хімічний склад неметалевих вкраплень досліджували на установці рентгеноспектрального мікроаналізу «CAMECA» і растровому електронному мікроскопі «SUPRA 40 WDS» виробництва Carl Zeiss (Німеччина). Похибка вимірювань – не більше 1 %. Природу неметалевих вкраплень (мікроструктуру, морфологію і топографію) вивчали петрографічним методом за допомогою комплексної методики. Зразки для досліджень вирізали з металу дослідних наплавлень таким чином, щоб зона сплавлення знаходилася посередині зразка. Для виявлення зони сплавлення проводилося хімічне травлення металу 4 % розчином сірчаної кислоти. Отримані результати. В результаті вивчення хіміко-мінералогічної природи неметалевих вкраплень показано, що в металі основи (сталь Ст.3) при наближенні до зони сплавлення зменшуються кількість і розміри неметалевих вкраплень, а також змінюються їх форма, мікроструктура і склад. В зоні нагріву (безпосередньо біля зони сплавлення) практично відсутні неметалеві вкраплення. Наукова новизна. Показано, що вміст елементівалу від мет основи до наплавленого практично не змінюється за винятком хрому, вміст якого плавно підвищується від сталі Ст.3 до сталі 12Х13 по зоні сплавлення. Практична цінність. Результати роботи дозволяють пояснити вплив електрошлакового відновлення деталей електровозів на якість зони сплавлення і пояснити механізм виникнення дефектів структури і можливі види неметалевих вкраплень в результаті наплавлення. EN: Purpose. As a result of the study, it is necessary to determine the factors that influence the chemical composition of the fusion zone and non-metallic inclusions during electroslag surfacing, which is used in the restoration of railway transport parts, namely electric locomotives of the ЧС-4, ЧС-6, ЧС-8, etc. brands. Research methods. The chemical composition of non-metallic inclusions was studied using the CAMECA X-ray spectroscopic microanalysis unit and the "SUPRA 40 WDS" scanning electron microscope manufactured by Carl Zeiss (Germany). The measurement error is no more than 1 %. The nature of non-metallic inclusions (microstructure, morphology and topography) was studied by the petrographic method using a complex methodology. Samples for research were cut from the metal of the experimental deposits in such a way that the fusion zone was located in the middle of the sample. Chemical etching of the metal with a 4% solution of sulfuric acid was carried out to identify the fusion zone. Results. As a result of the study of the chemical and mineralogical nature of non-metallic inclusions, it is shown that in the base metal (Ст.3 steel) when approaching the fusion zone, the number and size of non-metallic inclusions decrease, as well as their shape, microstructure and composition change. There are practically no non-metallic inclusions in the heating zone (immediately near the fusion zone). Scientific novelty. It is shown that the content of elements from the base metal to the deposited metal practically does not change, with the exception of chromium, the content of which gradually increases from Ст.3 steel to 12X13 steel in the fusion zone. Practical value. The results of the work make it possible to explain the effect of electroslag restoration of electric locomotive parts on the quality of the fusion zone and to explain the mechanism of structure defects and possible types of non-metallic inclusions as a result of surfacing.