COMPARATIVE STUDY OF MICROSTRUCTURAL AND MECHANICAL CHARACTERISTICS OF THE DEPOSITED LAYER BY POWDER WIRE
- Authors: Mikhno A.1, Cherepanova G.1, Lomivorotov N.1, Zapolskaya E.1, Panchenko I.1, Konovalov S.1
-
Affiliations:
- Siberian State Industrial University
- Issue: No 3 (2025)
- Section: Статьи
- URL: https://ogarev-online.ru/2304-4497/article/view/381328
- ID: 381328
Cite item
Abstract
Studies of the microstructure and mechanical characteristics of deposited coatings obtained using powder wires containing various alloying elements are presented. Special attention is paid to two types of hollow wires: EnDOtec DO*15, which consists of iron, chromium, molybdenum and tungsten, and the more complex Fe ‒ Si ‒ W ‒ Mn ‒ Cr ‒ C ‒ V system developed at the Siberian State Industrial University. The optimal structure of the samples was obtained, which made it possible to minimize the presence of non-metallic inclusions (silicates and oxides) that can negatively affect the mechanical characteristics of the materials. To assess the mechanical properties of the samples, measurements of nanohardness and modulus of elasticity were carried out using a NanoScan-4D nanohardometer. The structure of the EnDOtec DO*15 wire ensures a more uniform distribution of alloying elements, which in turn contributes to an increase in the strength of the material. The Fe ‒ Si ‒ W ‒ Mn ‒ Cr ‒ C ‒ V system has an increased number of nonmetallic inclusions, which negatively affects its mechanical properties. The best nanohardness values were recorded for EnDOtec wire, however, the Fe ‒ Si ‒ W ‒ Mn ‒ Cr ‒ C ‒ V system had an elasticity modulus of 125.84 GPa, which indicates its high efficiency under severe mechanical loads. The results obtained confirm the importance of choosing a powder wire depending on the specific requirements for durability and mechanical properties of the deposited coatings.
About the authors
Alexey R. Mikhno
Siberian State Industrial University
Author for correspondence.
Email: mihno_ar@sibsiu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7305-6692
SPIN-code: 5553-1164
Russian Federation
Galina I. Cherepanova
Siberian State Industrial University
Email: glcherepanova25@mail.com
ORCID iD: 0009-0003-2592-6539
SPIN-code: 3610-9340
Nikolay P. Lomivorotov
Siberian State Industrial University
Email: lomivorotov_np@sibsiu.ru
ORCID iD: 0009-0000-7953-2920
Ekaterina M. Zapolskaya
Siberian State Industrial University
Email: beloglazova-ekat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8098-5895
SPIN-code: 7302-2751
Irina A. Panchenko
Siberian State Industrial University
Email: i.r.i.ss@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1631-9644
SPIN-code: 4253-6679
Sergey V. Konovalov
Siberian State Industrial University
Email: konovalov@sibsiu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4809-8660
SPIN-code: 4391-7210
References
- Filippov M.A., Shumyakov V.I., Balin S.A., Zhilin A.S., Lehchilo V.V., Rimer G.A. Structure and wear resistance of deposited alloys based on metastable chromium-carbon austenite. Welding International. 2015;29(10):819–822.
- https://doi.org/10.1080/09507116.2014.986891
- Metlitskii V.A. Flux-cored wires for arc welding and surfacing of cast iron. Welding International. 2008;22(11):796–800.
- https://doi.org/10.1080/09507110802593646
- Liu D.S., Liu R.P., Wei Y.H. Influence of tungsten on microstructure and wear resistance of iron base hardfacing alloy. Materials Science and Technology. 2014;30(3):316–322.
- https://doi.org/10.1179/1743284713Y.0000000359
- Бородихин С.А., Еремин Е.Н., Лосев А.С. Порошковая проволока с карбидом бора для восстановительной наплавки прокатных валков. Россия молодая: передовые технологии – в промышленность. 2015;(1):11–14.
- Li R., He D.Y., Zhou Z., Wang Z.J., Song X.Y. Wear and high temperature oxidation behavior of wire arc sprayed iron based coatings. Surface Engineering. 2014;30(11):784–790.
- https://doi.org/10.1179/1743294414Y.0000000331
- Макиенко В.М., Соколов П.В., Перваков Д.Г. Восстановление деталей и узлов подвижного состава методом электродуговой наплавки. Транспорт Азиатско-Тихоокеанского региона. 2016;1(6):6–11.
- Ma H.R., Chen X.Y., Li J.W., Chang C.T., Wang G., Li H., Wang X.M., Li R.W. Fe-based amorphous coating with high corrosion and wear resistance. Surface Engineering. 2017;33(1):56–62. https://doi.org/10.1080/02670844.2016.1176718
- Kapralov E.V., Budovskikh E.A., Gromov V.E. Formation of nanostructure-phase conditions and properties of wear-resistant cladding on steel. Nanoinzheneriya. 2015;4(46):14–23.
- Babinets A.A., Ryabtsev I.A., Panfilov A.I., Zhdanov V.A., Ryabtsev I.I. Influence of methods of arc surfacing with flux-cored wire on penetration of base metal and formation of deposited metal. The Paton Welding Journal. 2016;(11):17–22. https://doi.org/10.15407/tpwj2016.11.03A.A
- Deng X.T., Fu T.L., Wang Z.D., Misra R.D.K., Wang G.D. Epsilon carbide precipitation and wear behaviour of low alloy wear resistant steels. Materials Science and Technology. 2016;32(4):320–327. https://doi.org/10.1080/02670836.2015.1137410
- Ryabtsev I.O., Babinets A.A., Lentugov I.P., Zhdanov V.O., Ryabtsev I.I., Osin V.V. Methods of Investigation of the Deposited Metal Properties and Their Application for the Development of Flux Cored Wires. Materials Science. 2024;59(4):467–473.
- Усольцев А.А., Козырев Н.А., Бащенко Л.П., Крюков Р.Е., Жуков А.В. Разработка порошковой проволоки системы Fe – C – Si – Mn – Cr – W – V с присадками углеродфторсодержащего материала и титана. Известия вузов. Черная металлургия. 2023;66(4):403–409. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2023-4-403-409
- Козырев Н.А., Рудаков С.Г., Крюков Р.Е. Расчет параметров режима и размеров шва при дуговой сварке. Новокузнецк: ИЦ СибГИУ. 2014:27.
- Кибко Н.В., Усольцев А.А., Михно А.Р., Сычев А.А. Исследование структуры и свойств титана наплавленного порошкового металла проволоками систем Fe – C – Si – Mn – Cr – W – V и Fe – C – Si – Mn – Cr – Mo – Ni. Ме-талловедение и термическая обработка металлов. 2022;5(803):43–45.
- Яковлев Д.С. Анализ технологических особенностей сварки порошковой проволокой. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2014;14(2):92–95.
- Райков С.В., Коновалов С.В., Капралов Е.В. и др. Формирование износостойких поверхностных слоев наплавкой. Известия вузов. Черная металлургия. 2015;58(10):769–774. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2015-10-769-774
- Коновалов С.В., Панченко И.А., Гостевская А.Н. Влияние химического состава напла-вочного материала на его структуру и свойства. В кн.: Металлургия: технологии, инновации, качество: Труды XXIV Международной научно-практической конференции. Новокузнецк: Изд. центр СибГИУ. 2024:195‒197.
- Еремин Е.Н., Лосев А.С., Бородихин С.А. и др. Порошковая проволока для наплавки коррозионно-стойкой и износостойкой стали. Вестник машиностроения. 2018;(7):66‒68.
- Громов В.Е., Юрьев А.Б., Иванов Ю.Ф. и др. Электронно-микроскопическое исследование зоны контакта наплавка (быстрорежущая сталь Р2М9) ‒ подложка (сталь 30ХГСА). Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2025;2(52):9‒16. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2025-2(52)-9-16
- Deng X.T., Fu T.L., Wang Z.D., Misra R.D.K., Wang G.D. Epsilon carbide precipitation and wear behaviour of low alloy wear resistant steels. Materials Science and Technology. 2016;32(4):320–327. https://doi.org/10.1080/02670836.2015.1137410
Supplementary files
