COMPARATIVE STUDY OF MICROSTRUCTURAL AND MECHANICAL CHARACTERISTICS OF THE DEPOSITED LAYER BY POWDER WIRE

Cover Page

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

  1. 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.
  2. https://doi.org/10.1080/09507116.2014.986891
  3. Metlitskii V.A. Flux-cored wires for arc welding and surfacing of cast iron. Welding International. 2008;22(11):796–800.
  4. https://doi.org/10.1080/09507110802593646
  5. 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.
  6. https://doi.org/10.1179/1743284713Y.0000000359
  7. 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.
  8. 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.
  9. https://doi.org/10.1179/1743294414Y.0000000331
  10. 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.
  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
  12. 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.
  13. 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
  14. 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
  15. 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.
  16. 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
  17. Козырев Н.А., Рудаков С.Г., Крюков Р.Е. Расчет параметров режима и размеров шва при дуговой сварке. Новокузнецк: ИЦ СибГИУ. 2014:27.
  18. 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.
  19. Яковлев Д.С. Анализ технологических особенностей сварки порошковой проволокой. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2014;14(2):92–95.
  20. 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
  21. 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.
  22. 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.
  23. 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
  24. 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

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Журнал «Вестник Сибирского государственного индустриального университета»

Свидетельство о регистрации: ПИ № ФС77-77872 от 03.03.2020 г.

Журнал имеет международный стандартный номер сериального издания ISSN 2304-4497 (Print) и подписной индекс в каталоге «Урал-Пресс» – 41270

Учредитель:

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Адрес редакции:

654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, г. Новокузнецк, Центральный район, ул. Кирова, зд. 42, Сибирский государственный индустриальный университет, каб. 483гт, тел. 8-950-270-44-88

Ответственный за выпуски: Запольская Е.М. 

Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный индустриальный университет», г. Новокузнецк, Россия

Исключительные авторские права на статьи принадлежат авторам ©

Обработка персональных данных

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).