Технические науки/1. Металлургия

Магистрант Щербаков В. Г.

Белорусский Национальный Технический Университет

Возможность использования отходов дроби в качестве материала для наплавки на режущие органы почвообрабатывающих машин в условиях РУП «МЗШ»

Известно, что специализированных порошковых материалов для получения слоев, обладающих повышенной абразивной износостойкостью и в то же время не высокой ценой нет. Номенклатура порошковых материалов ограничена и в то же время является универсальной. Разработки этих сплавов проводились еще 10-50 лет назад [1]. И все чаще возникает проблема выпуска не серийных партий наплавочных материалов, а необходимых в данный момент со всеми требуемыми определенными характеристиками.

На РУП «МЗШ» была поставлена задача, проверить возможность использования отходов чугунной колотой дроби ДЧЛ 08, после дробеструйной и дробеметной обработки, в качестве основы для изготовления наплавочного материала. Для анализа была выбрана дробь размером 0,4 – 0,5 мкм. Диффузионное легирование (борирование в карбиде бора) осуществляли в лаборатории кафедры на установке для диффузионного легирования, с вращающимся контейнером, изготовленной аспирантом кафедры Стефановичем А. В. Состав смеси: ДЧЛ08 + В4С  + NH4Cl. Температура обработки составляла 900 - 920°С. Время выдержки 2 часа. Охлаждение контейнера производили на воздухе. Наплавку смесей осуществляли на участке упрочнения РУП «МЗШ». Смеси для наплавки выбирались экспериментально и имеют следующий состав: 50% ДЧЛ08 + 50% ФБХ в виде пасты и 100% ДЧЛ08 в виде пасты.

Шлифы дроби (исходной и борировонной) и наплавленных слоев предварительно подвергали шлифованию. Твердость дроби и слоев измеряли на микротвердомере ПМТ-3 с нагрузками на индентор 50 и 200 г. соответственно. Микроструктура исходной  и борированной во вращающемся контейнере показаны на рисунке 1.

       

               а)                            б)                            в)                          г)

а – исходная ДЧЛ 08×200;

б – исходная ДЧЛ 08×500;

в – борированная ДЧЛ 08×200;

г – борированная ДЧЛ 08×500.

Рисунок 1. Микроструктура исходной борированной ДЧЛ 08.

Микроструктура исходной дроби представляет собой мелкодисперсный ледебурит с мелкими включениями сорбита и тростита отпуска, а также карбидную фазу, входящую в состав эвтектики. Микроструктура борированной колотой дроби представляет собой металлическое ядро с графитными включениями и боридную оболочку также  с включениями графита вследствие графитизации во время изотермической выдержки в процессе диффузионного легирования. Микротвердость исходной дроби и обработанной представлена в таблице 1.

 

Микротвердость, МПа

Расстояние от центра, мкм

Центр

40-50

80-100

120-150

160-200

200-250

ДЧЛ 08 исходная.

8450

8450

7730

8240

8880

10240

ДЧЛ 08 борированная

3250

4280

3970

4100

7200

16200

 

Слой, полученный индукционной наплавкой имеет доэвтектическую структуру: бористый феррит и эвтектика – железо и бороцементит. Твердость слоев составляет 6449 – 11440 МПа для смеси 50% ДЧЛ 08 + 50% ФБХ и 7385 – 12380 МПа для смеси 100% ДЧЛ 08. Однако в сечении слоев присутствуют темные участки (рисунок 2), представляющие собой подкорковые пористости, вызванные неудачными режимами наплавки и нецелесообразно завышенными толщинами исходных слоев для наплавки.

                  

            а)                   б)                  в)                   г)                   д)                е)

                 а - 50% ДЧЛ 08 + 50% ФБХ ×50;

                 б - 50% ДЧЛ 08 + 50% ФБХ ×500;

                 в - 50% ДЧЛ 08 + 50% ФБХ ×1000;

                 г - 100% ДЧЛ 08 ×50;

                 д - 100% ДЧЛ 08 ×500;

                 е - 100% ДЧЛ 08 ×1000.

Рисунок 2. Микроструктура наплавленных слоев в зависимости от состава

Наличие подкорковой пористости в наплавленных слоях не является сдерживающим фактором для дальнейшего изучения возможности замены наплавочного порошка ФБХ на борированные отходы чугунной колотой дроби. Твердость полученных слоев является достаточной для использования по назначению, а макродефекты в наплавленном слое вызваны не правильными подготовительными процессами перед наплавкой. Их следует изучить и найти оптимальные параметры между получаемой толщиной наплавленного слоя, исходным наплавляемым составом и параметрами наплавки.

Литература:

1. Константинов В.М. Теоретические и технологические аспекты создания экономно-легированных защитных слоев из диффузионно-легированных сплавов // Вестник БНТУ, №2, 2007. – С. 29 – 36.