Рассматривается процесс формирования композиционной структуры в покрытии, полученном с помощью метода дуговой наплавки неплавящимся электродом путем комплексного легирования карбидами TiC и NbC, введенными в состав шихты присадочных порошковых проволок. Проведен модельный эксперимент, заключающийся в выполнении переплавов упомянутых выше карбидов для определения возможности армирования ими наплавленного металла. По результатам модельного эксперимента установлено, что сохранение TiC и NbC в наплавленном металле возможно, однако частично карбиды растворяются и легируют наплавленный металл титаном, ниобием и углеродом. Причем карбид ниобия показывает большую термодинамическую стабильность по сравнению с карбидом титана. На основании проведенного модельного эксперимента были изготовлены четыре экспериментальные порошковые проволоки с различным содержанием карбидов титана и ниобия в составе шихты (от 10 до 45 мас. %). Далее порошковые проволоки были наплавлены на стальную подложку из стали марки Ст3сп (ГОСТ 380) методом дуговой наплавки неплавящимся электродом по двум схемам подачи присадочных проволок в три слоя. Из полученных наплавок были изготовлены микрошлифы и проанализирована структура наплавленного металла и влияние на нее схемы подачи присадочной проволоки. Также подробно изучено формирование структуры и распределение в ней карбидных фаз, как сохраненных, так и восстановленных. Установлено, что сохранившиеся карбиды имеют склонность к агломерации и концентрации в верхних слоях наплавленного металла. Восстановленные же карбиды распределены равномерно по всему объему наплавленного металла.

Ключевые слова: наплавка, износостойкие покрытия, карбид титана, карбид ниобия, порошковая проволока, композиционные материалы, комплексное легирование, армирование, полиармирование, микроструктура.

Коберник Николай Владимирович (Москва, Россия) – директор ФГАУ «НУЦСК при МГТУ им.
Н.Э. Баумана», доктор технических наук, заведующий кафедрой МТ-7 МГТУ им. Н.Э. Баумана (Россия, 105005, г. Москва, ул. 2-я Бауманская, 5, стр. 1, e-mail: koberniknv@bmstu.ru).

Панкратов Александр Сергеевич (Москва, Россия) – заместитель директора ФГАУ «НУЦСК при МГТУ им. Н.Э. Баумана», кандидат технических наук, доцент кафедры МТ-7 МГТУ им. Н.Э. Баумана (Россия, 105005, г. Москва, ул. 2-я Бауманская, 5, стр. 1, e-mail: aspankratov@bmstu.ru).

Андриянов Юрий Владиславович (Москва, Россия) – младший научный сотрудник ФГАУ «НУЦСК при МГТУ им. Н.Э. Баумана», аспирант кафедры МТ-7 МГТУ им. Н.Э. Баумана (Россия, 105005, г. Москва, ул. 2-я Бауманская, 5, стр. 1, e-mail: Andriyanov1998@yandex.ru).

1. Формирование композиционной структуры износостойкого наплавленного металла с боридным упрочнением / А.А. Артемьев, Г.Н. Соколов, Ю.Н. Дубцов, В.И. Лысак // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2011. – № 2. – С. 44–48.

2. Microstructure and property of tungsten carbide particulate reinforced wear resistant coating by TIG cladding / Y. Wang [et al.] // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2021. – Vol. 100. – С. 105598

3. Das K., Bandyopadhyay T.K., Das S. A review on the various synthesis routes of TiC reinforced ferrous based composites // J. Mater. Sci. – 2002. – Vol. 37, no. 18. –
P. 3881–3892.

4. Characterization of the microstructure, micro­segregation, and phase composition of ex-situ Fe–Ni–Cr–Al–Mo–TiCp composites fabricated by three-dimensional plasma metal deposition on 10CrMo9–10 steel / Ł. Rakoczy [etc.] // Arch. Civ. Mech. Eng. – Springer London, 2020. – Vol. 20, no. 4.

5. Шиганов И.Н., Овчинников В.В., Коберник Н.В. Композиционные материалы с металлической матрицей: сварные соединения и покрытия. – М.: КноРус, 2021. – 352 с.

6. Макаренко Н.А. Исследование и разработка порошковой проволоки, обеспечивающей высокую стойкость наплавленного металла к абразивному износу // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. – 2004. –
№ 14. – С. 245–248.

7. Упрочнение карбидом бора высокохромистой стали, полученной наплавкой порошковой проволокой / Е.Н. Еремин [и др.] // Сварка в России – 2019: современное состояние и перспективы: тезисы докладов международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Б.Е. Патона, Томск, 03–07 сентября 2019 года / Институт физики прочности и материаловедения СО РАН. – Томск: Общество с ограниченной ответственностью «СТТ», 2019. – С. 110–111.

8. Tribological properties and wear resistance of the metal deposited by chromium flux-cored wire with carbide-boride alloying / E.N. Eremin [et al.] // J. Phys. Conf. Ser. – 2020. – Vol. 1441, no. 1.

9. Влияние структуры наплавленных покрытий на стойкость к абразивному износу / Г.Г. Чернышов,
Н.В. Коберник, А.Г. Орлик, Т.А. Чернышова // Физика и химия обработки материалов. – 2011. – № 5. – С. 44–50.

10. Коберник Н.В. Современные подходы к разработке порошковых проволок для модифицирования и армирования наплавленного металла // Актуальные вопросы и передовые технологии сварки в науке и промышленности: cборник статей I Международной научно-технической конференции, Могилев, 24–25 ноября
2022 года / редколлегия: М.Е. Лустенков (гл. ред.)
[и др.]. – Могилев: Межгосударственное образовательное учреждение высшего образования «Белорусско-Российский университет», 2022. – С. 97–99.

11. Михеев Р.С. Перспективные покрытия с повышенными триботехническими свойствами из композиционных материалов на основе цветных металлов: специальность 05.16.06 «Порошковая металлургия и композиционные материалы»: дис. … д-ра техн. наук. – М., 2018. – 442 с.

12. Лившиц Л.С., Гринберг Н.А., Куркумелли Э.Г. Основы легирования наплавленного металла. – М.: Машиностроение, 1969. – 188 с.</