автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Исследование и разработка порошковой проволоки циркониевого типа для наплавки деталей из марганцовистой стали

На правах рукописи

РОМАНОВ Игорь Олегович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ ЦИРКОНИЕВОГО ТИПА ДЛЯ НАПЛАВКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ МАРГАНЦОВИСТОЙ СТАЛИ

Специальность 05.03.06 - Технологии и машины сварочного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ооз

Барнаул - 2008

003167475

Работа выполнена в Государственном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования - "Дальневосточном государственном университете путей сообщения" (TOY ВПО ДВГУПС).

Научный руководитель- кандидат технических наук, доцент

Макиеяко Виктор Михайлович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Радчеико Михаил Васильевич

кандидат технических наук Пинаев Владимир Георгиевич

Ведущее предприятие: Институт машиноведения и металлургии ДВО

РАН (г Комсомольск-на-Амуре)

Защита диссертации состоится «7 мая» 2008 г в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212 004 01 при Алтайском государственном техническом университете им И И. Ползунова по адресу 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Алтайского государственного технического университета им И И Ползунова.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, подписанные и заверенные гербовой печатью организации, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан « 3/аз » 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент

Шевцов Ю О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы

Экономическая стабильность России базируется на развитии ее регионов, в том числе и Дальневосточного, при освоении которого требуется решать множество научно-технических и экономических проблем. Выполнение поставленных задач направлено на рост наиболее значимых отраслей промышленности, одной из которых является сварочное производство Развитие данной области позволит не только снабдить Дальневосточный регион дешевыми и качественными сварочными материалами на основе местной сырьевой базы, но и обеспечит возможность использования прогрессивного оборудования и сварочных процессов

В настоящее время сформировался мощный арсенал технологий сварки. В результате анализа конъюнктуры рынка установлено, что в странах с развитым машиностроением и судостроением (страны Европейского Союза, Япония и др.) соотношение ручной дуговой сварки к автоматической изменяется в сторону увеличения доли механизированных способов и составляет примерно 1 к 4. Одним из перспективных методов является использование самозащитных порошковых проволок (ПП), позволяющих формировать слои с широким спектром механических и эксплуатационных свойств. При этом исключается подача защитного газа и флюса, что повышает технологичность проведения сварочно-наплавочных работ. Применение данного способа является необходимым условием при развитии тяжелого машиностроения, судостроения и строительства, требующих высокопроизводительных способов сварки (наплавки).

Установлено, что при строительстве автомобильных и железных дорог, развитии горнодобывающей и золотодобывающей отраслей поверхности рабочих органов машин такие, как зубья ковшей экскаваторов, отвалы, дражные черпаки, крестовины стрелочных переводов и т.д, имеют непродолжительные сроки службы и требуют значительных затрат на восстановление Для обеспечения требуемого ресурса работы деталей их изготавливают, в основном, из стали 110Г13Л, которая, обладая высокой ударной вязкостью (300-350 Дж/см2), способна в процессе эксплуатации (при наклепе) обеспечить твердость рабочей зоны до 530-560 НВ Кроме того, для продления срока службы таких деталей можно применять различные способы (плазменное напыление, упрочнение взрывом и т д ) Однако в условиях производства, в настоящее время, изношенные детали либо меняют на новые, либо используют непроизводительный и малоэффективный способ восстановления - ручную дуговую наплавку электродами (ЭА-395/9, ОК 86.08, ОК 86 20 и др ). В связи с этим исследована возможность восстановления указанных деталей из высокомарганцовистой стали методом наплавки порошковой проволокой.

Работа выполнялась в соответствии с планами фундаментальных исследований Министерства путей сообщения, в рамках хоздоговорных и хозбюджетных исследований совместно с предприятиями Дальневосточной железной дороги, а также с программами вузов МПС Сибирских и Дальневосточных регионов и СО РАН по обеспечению и снижению эксплуатационных расходов и энергоресурсов тема П 2000/1-10 2 «Создание и внедрение сварочно-наплавочных материа-

лов из минерального сырья Дальневосточного региона для восстановления деталей подвижного состава, строительно-дорожных машин и элементов пути»

Цель работы:

Разработать и исследовать порошковую проволоку циркониевого типа для наплавки, повышающей эксплутационные свойства деталей из марганцовистой стали

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи

1 Разработать методику создания шихты порошковых проволок на основе результатов экспериментальных исследований,

2 Разработать и исследовать газошлакообразующую систему на основе концентратов, содержащих оксиды легирующих компонентов {ХгОг, БЮг \У203), восстанавливаемых в процессе плавления,

3 Исследовать закономерности перехода легирующих элементов из шихты в наплавленный металл,

4 Разработать состав сердечника порошковой проволоки, обеспечивающего высокие механические и эксплутационные свойства металла, наплавленного на марганцовистую сталь

5 Опытным путем оценить эффективность применения созданной наплавочной порошковой проволоки в условиях эксплуатации

Научная новизна работы:

1 Научно обоснована и обобщена методика создания сердечника порошковых проволок, заключающаяся в анализе требований, предъявляемых к сварочно-наплавочным материалам, комплексном исследовании условий их реализации, а также указанной последовательности проведения экспериментов

2 Впервые исследована возможность использования графита в качестве газообразующего компонента шихты, что позволило получить новую газошлакообразующую систему порошковых проволок, обеспечивающую снижение потерь легирующих элементов за счет образования монооксида углерода

3 Впервые установлены условия восстановления циркония из циркониевого концентрата, обеспечивающие переход в наплавленный металл до 0,37 мае % этого элемента (патент № 60888), что позволило

а) обеспечить снижение износа наплавленного слоя за счет

- измельчения зерна аустенита, что достигается образованием дополнительных центров кристаллизации,

- образования упрочняющей фазы - комплексного нитрида глобулярной формы,

б) исключить применение ферросплавов (ферротитана и алюминиевого порошка) и использовать восстановленный цирконий в качестве нитридообразую-Щего и легирующего компонента шихты

4 Впервые получен сердечник порошковой проволоки циркониевого типа (на основе циркониевого концентрата), позволяющий получать высоколегированные покрытия за счет восстановительной атмосферы дуги и уменьшения окислительной способности шлака

5 Получены регрессионные зависимости механических и эксплутационных характеристик формируемых покрытий, а также закономерности перехода легирующих элементов Mn, Zr и С в наплавленный металл в зависимости от содержания в шихте ферромарганца, циркониевого концентрата и графита.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных методов исследования состава, структуры и свойств материалов путем использования методик и оборудования, аттестованных государственной и международными службами стандартизации и метрологии, а также производственной практикой

Практическая значимость работы:

1 На основе разработанной газошлакообразующей системы получены наплавочные порошковые проволоки, обеспечивающие твердость наплавленного металла 150. 300 HB и ударную вязкость 290 300 Дж/см2 (при t = 20 °С)

2 Получен новый состав шихты порошковой проволоки, повышающий работоспособность деталей, изготовленных из высокомарганцовистой стали (110Г13Л) в 1,2 1,5 раза

3 Результаты исследования внедрены на ремонтном предприятии Корфовский каменный карьер

На защиту выносятся:

1 Методика создания шихты порошковых проволок

2 Результаты экспериментальных исследований по использованию циркониевого концентрата в качестве нитридообразующего и легирующего компонента сердечника

3 Результаты экспериментальных исследований по созданию газошлакообразующей системы порошковых проволок

4 Результаты экспериментальных исследований по созданию наплавочной порошковой проволоки насталь 110ПЗЛ

5 Результаты эксплуатационных испытаний покрытий, формируемых созданной порошковой проволокой

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на 43-й Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности" (Хабаровск, 22-23 ок-ября 2003 г), IV Международной научной конференции творческой молодежи "Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке" Хабаровск, 12-14 апреля 2005 г), шестой международной научно-практической конференции "Проблемы транспорта Дальнего Востока" (Владивосток, 5-7 октября 2005 г ), 44-й Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности" (Хабаровск, 25-26 января 2006 г), региональной научно-технической конференции ■ ворческой молодежи "Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования" (Хабаровск, 18-19 апреля 2006 г ), Joint Chma-Russia symposium on advanced materials processing technology, Harbin, P R China, August 21-22, 2006; V Международной научной конференции творческой молодежи "Научно-

техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке" (Хабаровск, 17-19 апреля 2007 г)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, из них пять - в рецензируемых журналах Получены патенты № 55319 (заявка № 2006104131), № 60888 (заявка № 2006133705).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка и приложений Содержит 153 страницы машинописного текста, 72 рисунка, 57 таблиц и библиографический список из 146 наименований

Автор выражает благодарность заслуженному деятелю науки Российской Федерации, доктору технических наук, профессору А Д. Верхотурову и кандидату технических наук, доценту Е.М Баранову за оказанную помощь и поддержку при выполнении диссертационной работы.

Работа выполнялась в Дальневосточном государственном университете путей сообщения на кафедре «Технология металлов» в 2002-2007 гг

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, приведены основные положения, выносимые на защиту, обоснованы научная новизна и практическая значимость работы

В первой главе приведено современное состояние вопроса создания сварочных материалов, рассмотрены способы восстановления изношенных поверхностей, представлены особенности металлургических процессов при наплавке порошковыми проволоками, изложены основные положения создания шихты порошковых проволок с использованием многокомпонентных минеральных ассоциаций Дальневосточного региона

Анализ литературных источников показал, что на современном этапе создания сварочно-наплавочных материалов существуют научно-технические и методологические проблемы, решению которых уделяется недостаточно внимания Работы в этом направлении носят единичный и разрозненный характер Как показывает мировой опыт, наиболее перспективными способами восстановления изношенных поверхностей являются электротермические технологии сварка (наплавка) в среде защитных газов и порошковыми проволоками. В то же время на Российских предприятиях доля механизированных способов сварки составляет всего 20 % от общего объема работ Поэтому создание материалов для автоматической и полуавтоматической сварки является весьма актуальным направлением развития самих предприятий. При этом особый интерес представляют составы сердечника, обеспечивающие получение формируемых покрытий с высоким уровнем механических и эксплутационных характеристик

Анализ металлургических процессов, протекающих при сварке (наплавке) порошковыми проволоками рутилового и карбонатно-флюоритного типа, позволил установить, что наилучшими технологическими свойствами обладают проволоки с кислым типом сердечника, однако они не позволяют получать высоколегиро-

ванные слои из-за склонности к порообразованию, а наличие в составе шихты карбонатов существенно увеличивает окислительную способность шлака Анализ существующих марок порошковых проволок позволил выявить ряд недостатков

- высокие потери легирующих элементов на угар, что существенным образом повышает себестоимость наплавленного металла,

- наличие технологической операции «удаление шлаковой корки», что не позволяет в полной мере конкурировать с методом сварки (наплавки) проволоками сплошного сечения в среде защитных газов

Можно отметить, что в настоящее время необходим поиск новых композиций сердечника порошковых проволок, позволяющий устранить вышеуказанные недостатки

Дальневосточный регион обладает большими запасами многокомпонентных минеральных ассоциаций, которые можно использовать как для обеспечения качественного технологического процесса (мрамор, гранодиорит), так и для легирования (циркониевый, шеелитовый, датолитовый и другие концентраты) Особый интерес представляют ассоциации, в которых кроме СаО, М§0, БЮг, N820, К20 содержатся оксиды легирующих элементов (циркония, вольфрама, бора) Одним из таких концентратов является циркониевый концентрат, содержащий в своем составе цирконий Уникальным свойством циркония является его способность связывать газы (азот, кислород, водород)

Во второй главе изложена методика создания шихты, приведено оборудование для производства порошковых проволок, исследования состава структуры и свойств наплавленного металла

Необходимым условием разработки технологии получения порошковой проволоки является выполнение определенной последовательности методов Алгоритм по созданию порошковых проволок представлен на рис 1 Для создания порошковых проволок первоначально были обоснованы основные требования, предъявляемые к сварочно-наплавочным материалам

- защита расплавленного металла от воздействия газов (азота, кислорода, водорода) При этом оценивается пористость наплавленного металла,

- формирование покрытий с заданными механическими и эксплутационными свойствами Показателем данного требования является ударная вязкость, твердость, износостойкость и др параметры,

- обеспечение сварочно-технологических характеристик (потери, отделение шлака и т д )

Каждое требование выполняется различными механизмами и способами в процессе формирования легированного покрытия К примеру, по-

Рис 1 Алгоритм создания порошковых проволок

ристость, вызываемую воздействием перечисленных газов, предотвращают следующими способами.

- путем использования газовой и шлаковой защиты расплавленного металла,

- легированием металла шва нитридообразующими и раскисляющими металлами- марганцем, кремнием, алюминием, титаном, цирконием и др,

- прокалкой шихты, а также использованием плавикового шпата (СаР2)

Для формирования покрытий с заданными свойствами используют два подхода

- применение легирующих элементов в виде ферросплавов металлических добавок (ферромарганец, ферросилиций, феррохром, ферротитан, ферробор, алюминиевый, никелевый, медный порошок и др ),

- использование концентратов, содержащих элементы в виде их оксидов (В203, 7,г02,^ЛЮз, Мо03, А12Оз, Ре20,, МёО, ТЮ2, Си20 и др )

Для выполнения третьего требования необходимо учитывать химическую и физическую природу шлака, назначение коэффициента заполнения, выбор режимов сварки (наплавки) Это достигается назначением кислого или основного типа сердечника с последующим подбором экспериментальным путем режимов наплавки и коэффициента заполнения

Схематически вышесказанное представлено на рис 2

Рис 2 Взаимосвязь требований к сварочно-наплавочным материалам и механизмов их реализации

Для получения требуемого наплавочного материала необходимо, в первую очередь, определится с химическим составом наплавляемого металла, далее выбрать химическую природу шлака и только затем проводить корректировку режимов наплавки с оценкой воздействия активных газов на свойства формируемых покрытий.

Заключительным этапом является оценка работоспособности разработанных порошковых проволок в условиях эксплуатации.

Для изготовления порошковых проволок применялся волочильный стан марки НИИМ-ЛПП 4/350. Однако в процессе изготовления проволок возникла необходимость оперативного изменения требуемого коэффициента заполнения. Для ; решения данной проблемы был разработан дополнительный механизм (рис. 3), позволяющий быстро и точно устанавливать коэффициент заполнения.

Рис. 3. Механизм настройки коэффициента заполнения: а - общий вид; б - кинематическая схема

Экспериментальные исследования проводились с применением сварочного полуавтомата, состоящего из источника питания марки ВДУ-505-1 и механизма подач МПО-44-2. Температура прокалки шихты определялась с помощью установки дериватограф Q-1000. Фрактографический анализ изломов сварных швов наплавленного металла производился на бинокулярном микроскопе БМС-9. Микроструктурный анализ полученных сплавов проводился с помощью металлографических микроскопов ММР-2 и ММУ-3. Микротвердость определялась на приборе ПМТ-ЗМ. Химический состав полученных материалов изучался с помощью рент-геноспектрального анализатора «СПЕКТРОСКАН». Микроспектральный анализ распределения легирующих элементов в структурных составляющих проводили на электронно-зондовом микроскопе JEOL JXA800. Анализ механических и эксплуатационных характеристик изучаемых покрытий проводился при помощи следующих приборов: для определения твёрдости (TLLI-2M, МПБ-2, ТК-2 и ТП-2); ударной вязкости образцов (маятниковый копер марки 2010 КМ-30); машины 'трения (МИ-402) для определения износостойкости периферийного трения ¡скольжения, сопровождаемого ударными воздействиями. Результаты измерений ¡обрабатывались с применением методов математической статистики на основе прикладных программ Microsoft Excel и Maple.

В третьей главе представлены результаты исследования по созданию газо: шлакообразующей системы порошковых проволок циркониевого типа, установлено ее влияние на эффективность перехода легирующих элементов в наплавлен-

ный металл Доказана возможность получения высоколегированного наплавленного слоя с применением кислого типа сердечника

Для получения новой газошлакообразующей системы, способной обеспечить максимальный переход легирующих компонентов, а также исключающей необходимость удаления шлаковой корки в процессе наплавки, проведен выбор компонентов шихты (табл 1) Исходя из выполняемых функции, были отобраны для проведения экспериментов рутиловый и циркониевый концентраты, являющиеся, как известно, хорошими шлакообразующими компонентами, обеспечивающими защиту расплавленного металла

Таблица I

Выбор компонентов в зависимости от выполняемых ими функций

Компонент Функции

без восстановления элементов из оксидов после восстановления элементов из оксидов

Рутиловый концентрат Шлакообразуюший Нитридообразующий, раскисляющий, легирующий

Циркониевый концентрат Шлакообразующий Нитридообразующий, раскисляющий, легирующий, рафинирующий

Графит Газообразующий, легирующий, раскисляющий

Ферромарганец Легирующий, раскисляющий, рафинирующий

В тоже время в дуговом процессе при использовании компонентов, обладающих большим сродством к кислороду, возможно восстановить титан и цирконий из двуокиси При этом обеспечивается нитридообразование, легирование, раскисление, рафинирование Наиболее активным восстановителем является углерод, который может быть одновременно использован в качестве газообразующего, легирующего и

раскисляющего компонента Кроме него, в качестве легирующей, раскисляющей и рафинирующей добавки может также использоваться ферромарганец

На первом этапе исследований устанавливалась зависимость перехода титана из шихты в наплавленный металл от содержания ру-тилового концентрата и графита (рис 1) Исследования и термодинамические расчеты показывают, что титан восстанавливается в ходе электродугового процесса в присутствии углерода в неравновесных условиях при температурах, существенно ниже 3000 °С

Однако применение рутилового концентрата в шихте не обеспечивало одного из Рис 4 Содержание титана в наплав- главных технологических требований - фор-ленном металле в зависимости от мае- мирование качественного наплавленного совых долей рутилового концентрата и слоя в наплавленном металле наблюдается графита

наличие развитой пористости, что, вероятно, связано с повышением вязкости жидкого шлака и поверхностного натяжения расплава металла, что, в свою очередь, уменьшает скорость всплытия пузырьков газа

Таким образом, при использовании рутилового концентрата не выполняется обеспечение необходимых характеристик (требование № 1 и № 3 при создании сварочно-наплавочных порошковых проволок рис 2)

На следующем этапе проведены исследования возможности использования циркониевого концентрата (в замен импортного рутила) в качестве нитридообра-зующего и легирующего компонента, которые включали рентгенофазовый (рис 5), химический (табл 2), гранулометрический (рис 6) анализы

ZfO,aOj

30 50

70 60

Рис 5 Рентгендифракционный спектр циркониевого концентрата

Œ

Uma

SCS 1000 9000 «доря. tau

Рис 6 Гранулометрический состав циркониевого концентрата

Химический состав циркониевого концентрата

Таблица 2

Компоненты концентрата S1O2 Zr02 wo3 Fe203 Сульфатные остатки Р2О5 Др компоненты

Мае доля,% 54 43 2,0 016 0,08 0,06 0,7

Проведенный анализ показал, что цирконий в концентрате находится в виде двуокиси с содержанием 43 мае % При этом большая часть двуокиси содержится во фракции менее 0,125 мкм

Далее устанавливалось содержание циркония в наплавленном металле в зависимости от массовых долей циркониевого концентрата и графита в составе шихты (рис 7)

Результаты исследования показали, что переход циркония носит немонотонный характер, а его максимальное содержание (0,37 мае %) соответствует точке, отвечающей весовым долям 85 мае % графита и 15 мае % циркониевого концентрата Проведенный рентгенофазовый и микроструктурный анализ показали, что структура слоя состоит из феррита и перлита (рис. 8)

Мкшм! /ЮЛ1 Г»': I а в ....... . Ч

10П 37 3* 31 88 86 82 79 78 73

Рис. 7. Результаты исследования перехода циркония

в наплавленный металл в зависимости от массовых Рис. 8. Микроструктура металла содер-долей графита и циркониевого концентрата жащего 0,365% циркония (х 80)

Сканирование в отраженных электронах (рис. 9) , данных структурных составляющих указывает на неоднородность сплава. Исследование химического со- | става с помощью электронно-зондового микроанализатора показало, что матрица сплава содержит включения. В точке 1 содержится циркония 67,31 мае. %, железа 23,74 мае. % и 3,89 мас.% азота, что, вероятно, соответствует дисперсному комплексному нитриду Рех7.г;Н, Точки 3, 4 соответствуют ферриту, а точка 2 комплексному сульфату РехОу ■ 7.Г-$к. Распределение в структуре таких элементов, как кремний, вольфрам, медь, марганец - равномерное, лик-вационных аномалий не выявлено.

Наличие в структуре мелкодисперсных нитридов доказывает, что восстановленный цирконий осуществляет защиту расплавленного металла от воздействия азота. Таким образом, проведенные исследования доказывают возможность использования циркониевого концентрата в качестве нитридо-образующего компонента шихты в кислом типе сердечника.

В процессе наплавки происходит восстановление других легирующих элементов, что способствует получению легированного наплавленного слоя (табл. 3). Предложенный состав шихты не только выполняет функцию газошлакообразую-щей системы, но и является легирующей добавкой (патент № 60888).

Таблица 3

Химический состав слоя наплавленного слоя

Рис. 9. Микроструктура наплавленного металла в отраженных электронах (х 700)

Номер состава шихты Количество элементов в наплавленном слое, %

С 2г Мп в! Си в Р

1 1,0 0,23 0.3 0.04 0.09 0,0061 0,0093

При этом в процессе наплавки отсутствует шлаковая корка (рис. 10), что вероятно, объясняется присутствием восстановительной атмосферы. Возможность образования монооксида углерода была доказана при помощи газовой хроматографии. Наличие СО показывает, что дуга имеет восстановительный характер и создает дополнительную защиту от воздействия атмосферных газов.

Далее устанавливались режимы наплавки новой порошковой проволокой путем оценки общей пористости образца (рис. 11, 12).

Анализируя полученные зависимости, можно сказать, что с ростом напряжения на дуге растет величина общей пористости. Это связано с увеличением длины дуги, что облегчает растворение азота в металле. С увеличением силы сварочного тока содержание азота в наплавленном металле и в каплях электродного металла снижается. Это закономерно, так как, во-первых, повышается температура капель (превышает 2200 °С), что усиливает газоотделение. Во-вторых, уменьшается время зависания капли, следовательно, и продолжительность контакта ее с газовой фазой. В-третьих, уменьшается общая площадь поверхности капель.

а

Рис. 10. Сформированное покрытие после наплавки: а - разработанной порошковой проволокой; б - проволокой марки ПП-Нп-90Г 13 Н4

Рис. 11. Зависимость общей пористости от напряжения на дуге

Рис. 12. Зависимость общей пористости от силы тока

Исследования позволили установить рабочие интервалы токов и напряжения, при которых отсутствуют поры в наплавленном металле I = 250-300 А, и = 26-28 В.

Наличие восстановительной атмосферы определенным образом влияет на переход легирующих элементов. Для оценки эффективности перехода легирующих элементов в наплавленный металл, использовали коэффициент перехода, который рассчитывался по формуле:

/ _ ХЭКС. ,, \

КПер --> \Ч

V

Л рас.

где хжс - содержание элемента в наплавленном металле; храс - расчётное содержание элемента в порошковой проволоке.

Для изучения закономерностей легирования наплавленного металла, обеспечивающего стабильность свойств и структуры, в ходе экспериментов устанавлива-пяск зависимость легирования марганцем и эффективное 1ь о и усвоения (Кпег,) от

изменения массовой доли графита (ГС) и ферромарганца (ФМн-05) сердечника. Экспериментальные данные по содержанию легирующих элементов и Кпер приведены на рис 13

Из графика видно, что максимальное значение коэффициента перехода марганца достигает в точке, отвечающей весовым долям 50 % графита + 50 % ферромарганца, при этом коэффициент перехода составляет 0,72 %, что в 1,76 раза превышает переход марганца при использовании его в качестве добавки в порошковую проволоку с основным типом сердечника (рис 14)

Массовая доля ферромарганца в шихте % 0 10 20 30 40 50 63 70 80 90 100

Рис 13 Комплексное применение ферромарганца и графита

На следующем этапе исследовался коэффициент перехода марганца при введении ферромарганца в систему «графит - циркониевый концентрат» (рис 15) В этой системе существенно возрастает эффективность газовой и шлаковой защиты, происходит очистка межзеренных границ, что устраняет интеркристаллитное разрушение.

о |

Рис 14 Зависимость коэффициента пере- 10 мГсю.идаф^рошргаш.Гшв.т«,*0

хода марганца от массовой доли ферромарганца (основной тип сердечника) рис 15 3ависимость перехода марганца от содержания в шихте ферромарганца (предлагаемый тип сердечника)

Из рис. 15 видно, что предлагаемый тип сердечника обеспечивает снижение потерь марганца, при этом химический состав металла представлен в табл. 4.

Таблица 4

Химический состав металла, наплавленного опытной порошковой проволокой

Легирующие элементы Мп С Б Р

Содержание мае. % 11.4 0,3 0,9 0,015 0.025

Рентгеноструктурный анализ (рис. 16) показывает наличие аустенитной структуры с микротвердостъю Нм = 195-240 Н1/ (рис. 17).

Рис. 16. Рентгендифракционный спектр наплавленного металла

Рис, 17. Микроструктура наплавленного слоя и микротвердость аустенита (х800)

Таким образом, доказано, что порошковые проволоки предложенного типа обеспечивают возможность получения высоколегированного покрытия.

Четвертая глава посвящена разработке состава шихты ПП для наплавки стали 1 ЮГ 13Л. Приведены результаты исследования закономерностей перехода легирующих элементов из шихты в наплавленный металл. Исследовались механические и эксплутационные свойства получаемых покрытий, а также технологические характеристики порошковых проволок.

Для получения оптимального состава шихты ПП с целью наплавки высокомарганцовистой проводилось планирование эксперимента трехфакторной системы (ферромарганец, графит, бадделеитовый концентрат). При решении задач по установлению регрессионных зависимостей «состав - свойство» формируемых покрытий в качестве входных факторов принимались содержание в шихте: ферромарганца (XI), циркониевого концентрата (Х2), графита (ХЗ), а в качестве выходных содержание в металле марганца (У1), циркония (У2), углерода (УЗ). Оценивалась интенсивность перехода легирующих элементов: коэффициент перехода марганца (У4), коэффициент перехода углерода (У5), коэффициент усвоения циркония (У6). Выходными параметрами механических и эксплутационных свойств служат: значения твердости (У7) и коэффициента износостойкости (У8). Для получения функций откликов, связывающих состав шихты со свойствами наплав-

ленного металла, был использован симплекс - решетчатый план четвертой степени Реализация плана дает регрессионные зависимости

- содержания углерода в наплавленном металле

у =0,8 х, +0,2 х2 +Xj +1,6 X, х, -0,2 х ,х,+0,24 х, х,-0,% х, х, (х,-х,)+0,8 х, х, (х,-х3) + + 0,8х2х3(х2 -x.J +0,2\х1хг(х, -х2)2 -0,8jcijc3(jci - х,)2 + 2,1х2х3(х2 -х3)2 -0,4x,2x2xs + 18,35х,х2х3 -0,48х,х2х2 ,

- коэффициента перехода углерода

у =0,8Х| 4 0,08хг +0,Ш3 + 1,84х,х2 -I,12x,x3 -0,04х2х3 + 0,16х,х2(х, -х2)-0,32х,х,(х, -х3) + + 0,1х2х3(х2 -х3) -5,54л;,х2(х, -х2)2 -0,64л:,х3(х, -х3)2 -0,05х2х,(х2 -х3)2 -

-14,1х,2Х2Х3 + 1,97Х,Х2Х3 + 2,8&Х,Х2Х3 ,

- содержания марганца в наплавленном металле

у = 19 х,+0,099 х,+0,2 х,+20 х, Xj +16,32 х , х, +0,74 х, х3+14,55 х, х, (х, -х2) +13,68 х, х, (х,-х,) + + 0,335х2х3(х2 -х3) +115,63х,х2(х, -х2)2 + З1,57х,лг3(х, -x, f -0,78х2х3(х2 -х3)! + + 277,57Х,2х2х3 -35,09Х,Х2х3 -7,ЗЗХ,Х2х3 ,

- коэффициента перехода марганца

у, =0,547х, + 0,5х2 +0,92Х; +0,506х,х2 -0,454х,х3 + 0,76х2х3 -0,232х,х2(х, -х2) +0,195х1х,(х, -х3) + + 1,12х2х3(х2 -х,)+0,67х,х2(х, -х2)г + 0,99х,х3(х, -х,)2 + 1,01х2х3(х2 -х3)2 --0,47х2х2х3 + 3,98х,х2х3 + 3,13х1х2х2,

- содержания циркония в наплавленном металле

у = 0,55х, + 0,033х2 +0,19х3 +0,18х,х2 +0,25х,х3 +0,25х3х3 -0,09х,х2(х, -х2) +0,144х,х3(х, -х3)--0,696х2х3(х2 -х3)+0,1х,х2(х, -х2)2 -1,65х,х3(х, -х3)2 +1,61х2х3(х2 -х3)2 + + 1,15х,гх2х3 + 2,45х,х2х3 -5,82х,х2х3 ,

- коэффициента усвоения циркония

у = 0,05х, + 0,006х2 +0,11х3 +0,048х,х2 +0,12х,х3 +0,008хгх3 -0,25х,х2(х, -х,)-0,|х,х3(х, -*3)--0,36х2х3(х2 -х3)-0,416х,х2(х, -х2)2 -0,37х,х3(х, -х3)2 +0,65х2х3(х2 -х3)2 + + З,07х2х2х3 + 0,496х,х2х3 -5,46х,х2х3 ,

- твердости

у = 270х, +12Ц + 363х3 +134х,х2 - 438х,х, -140х2х3 +229х,х2(х, -х2) + 207х,х,(х, -х3) + + 207х2х3(х2 - х3 )-898,67х,х2(х, -х2)2 ~317,33х,х3(х, -х3)2 -37,33х2х3(х2 -х3)2 + +8661,ЗЗх2х2х3 +4082,67Х,Х2Х3 -7949,ЗЗХ,Х2х3 ,

- коэффициента износостойкости

>>5 =3,42х, +1,84х2 + 1,36х3 -8,36х,х2 +х,х3 +7,6хгх, -1,76х,х2(х, -х2)-17,6х,х3(х, ~х3) + + 8,59х2х3(х2 -х3) -4,1х,х2(х, -х2)2 +42,19х,х,(х, -х,)2 -29,87х2х3(х2 -х3)2 + + 1б0,75х,2х2х3 -94,67Х|Х2Х3 -5,39х,х2х3

Полученные зависимости были использованы для построения контурных кривых поверхностей откликов (рис 15-18), позволяющих решать практические задачи по созданию шихты порошковых проволок, изменяя состав которых, можно в широких пределах регулировать состав наплавленного металла и получать с помощью этого покрытия с заданными свойствами

Рассматривая рис 15-18, можно сказать, что содержание марганца и циркония монотонно возрастает с увеличением содержания в шихте графита Вероятно, это вызвано образованием восстановительной атмосферы дуги (образованием монооксида углерода) Немонотонное изменение твердости и износостойкости, вероятно, объясняется частичным растворением карбидов марганца в шлаке, что коррелирует с немонотонным переходом углерода в наплавленный слой

Рис 15 Совмещенная диаграмма содержания в

слое и коэффициента перехода углерода--

содержание углерода в наплавленном металле, мае %, .......- коэффициент перехода углерода

Рис 16 Совмещенная диаграмма содержания и

коэффициента перехода Мп--содержание

марганца в наплавленном металле, мае %, ---- - коэффициент перехода Мп

Рис 17 Совмещенная диаграмма содержания и коэффициент усвоения циркония-- содержание циркония в наплавленном металле, мае % - коэффициент усвоения циркония

Рис 18 Совмещенная диаграмма механических

и эксплутационных характеристик - -

твердость наплавленного слоя, НВ, - -

износостойкость наплавленного слоя относительно стандартных электродов марки ЭА-395/9

Назначение состава шихты порошковой проволоки для наплавки стали 110Г13Л проводилось на основании априорной информации, при этом содержание марганца в наплавленном слое должно быть 11,5-14,5 %, углерода 0,85-1,3 %. Сформированное покрытие должно обеспечивать твердость 220-250 HB.

Исследование состава, структуры и свойств покрытий проводилось с использованием порошковых проволок, разработанных по данным рис. 15-18. Состав шихты этих материалов приведен в табл. 5.

Химический состав и механические свойства полученного металла представлены в табл.£>. Из данных видно, что твердость и износостойкость формируемых покрытий соответствуют прогнозируемым.

Таблица 5

Составы шихты порошковой проволоки

Компоненты FeMn, мае. % Графит, мае. % Циркониевый кон-т. Никелевый поро-

№ /(г) /(г) мае. % /(г) шок, мас.% /(г)

1 54 /(59) 20/(21,8) 19/(20,3) 7/(8)

2 60 /(74) 17/(20,6) 17/(20,3) 6/(8)

3 65 /(88,5) 14/(19) 15/(20,3) 6/(8)

Таблица 6 i

Результаты экспериментов

Компоненты Мп, Углерод, Цирконий, Твердость, Коэффициент

№ мае. % мае. % мае. % HR износостойкости

1 10,3 0,9 0,15 246 1,4

2 11,7 0,85 0,17 223 1,5

3 12,5 0,85 0,15 207 1,35

Анализируя данные табл. 6, можно сказать, что все составы шихты обеспечивают химический состав стали 1 10Г13Л, однако состав № 2 обладает лучшей износостойкостью. Проведенный рентгенофазовый анализ (рис. 19) и анализ микротвердости фаз (рис. 20) данного металла показал, что структура наплавленного слоя состоит из аустенита с микротвердостью Нм = 190 - 235 НУ

10 20 30 40 50 SO ?0 SC ^ 90

Рис. 19. Дифрактограмма наплавленного металла

Рис. 20. Микротвердость аустенита (х 800)

При наплавке данной проволокой отсутствует шлаковая корка, что повышает технологичность проведения наплавочных работ, поскольку отпадает необходимость удаления шлака Основные характеристики разработанной порошковой проволоки представлены в табл. 7.

Таблица 7

Основные характеристики

Сварочный материал Производительность, кг/ч Сила тока, А Напряжение, В Вылет, мм Положение шва Потери металла при наплавке (К„), %

ТТП-Нп-90ПЗН4ЦС (опытная порошковая проволока) 8,1 250 300 26-30 20 23 нижнее 6-8

ПП-Нп-90Г1 ЗН4 (прототип) 6-7 220-240 20-22 15-20 нижнее 17-20

электроды ЭА-395/9 0,8-2,4 140-160 22-26 - во всех, кроме вертикального 10-12

Исследования хладостойкости сформированного покрытия показали, что до температуры -80 °С наплавленный металл не имеет явно выраженного порога хладноломкости, что, вероятно связано с присутствием никеля и циркония, которые повышают хладостойкость Анализ структуры в отраженных электронах показал, что ин-теркристаллитные включения отсутствуют. Наличие внутренних дефектов (пор, трещин) оценивалось при помощи рентгеновского аппарата АРИНА-3 В ходе исследований установлено, что вышеприведенные дефекты отсутствуют

Таким образом, экспериментальные исследования доказали возможность получения наплавленного слоя, соответствующего стали 110Г13Л При этом износостойкость в 1,5 раза выше износостойкости слоя, наплавленного электродами марки ЭА-395/9, за счет измельчения зерна аустенита и образования упрочняющей фазы -комплексного нитрида глобулярной формы Данной порошковой проволоке присвоена марка ПП-Нп-90Г 1 ЗН4ЦС-Т-С-2,8 в соответсвии с ГОСТ 26101-84

В пятой главе представлена оценка эффективности применения разработанной порошковой проволоки для восстановления деталей строительно-дорожных машин

В ходе работы были выявлены наиболее изнашиваемые детали строительно-дорожных машин (в основном это зубья ковшей экскаваторов), изготавливаемые из стали 110Г13Л На основе разработанной порошковой проволоки отработана технология механизированного восстановления изношенных поверхностей. Для наплавки зубьев было разработано вспомогательное оборудование (рис. 21), позволяющие формировать слои в различных пространственных положениях за одну установку, что снизило временные затраты на 30 %

Восстановленные зубья ковша (рис 22) устанавливались на экскаватор В течение года проводилось наблюдение за интенсивностью износа и образованием дефектов Результатами эксплуатационной проверки установлено, что износо-

Рис. 21. Вспомогательное оборудование для Рис. 22. Наплавленный зуб

наплавки зубьев ковшей экскаваторов ковша экскаватора

Годовой экономический эффект от внедрения разработанных наплавочных материалов (на примере Корфовского каменного карьера) составит 1 млн 53 тыс. рублей.

стойкость металла, наплавленного разработанными порошковыми проволоками, возросла в 1,2...2 раза по сравнению с деталями, наплавленными электродами марки ЭА-395/9 и заводскими деталями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана и экспериментально подтверждена методика создания шихты порошковых проволок, заключающаяся в анализе требований, предъявляемых к сварочно-наплавочным материалам, комплексном исследовании условий их реализации, а также указанной последовательности проведения экспериментов.

2. Доказана возможность замены металлических нитридообразующих элементов (алюминиевый порошок, ферротитан) циркониевым концентратом ^г02), обеспечивающим защиту расплавленного металла от воздействия азота. При этом сформированные покрытия содержат до 0,37 мае. % циркония (патент № 60888).

3. Установлено, что предложенная газошлакообразующая защита с использованием циркониевого концентрата и графита обеспечивает минимальные потери марганца, составляющие всего 20-30 %, а также позволяет формировать высоколегированные покрытия.

4. Получены регрессионные зависимости, описывающие закономерности перехода легирующих элементов (марганец, цирконий и углерод) из шихты в наплавленный металл, что позволяет прогнозировать их состав в формируемых покрытиях.

5. На основе полученных регрессионных зависимостей коэффициентов перехода легирующих элементов из шихты в наплавленный металл проведена оценка эффективности использования газошлакообразующей защиты, показателем которой являются потери марганца на угар, составляющие всего 10-20 %.

6. Установлены регрессионные зависимости, позволяющие прогнозировать твердость и износостойкость наплавленного металла, при этом износостойкость формируемых слоев повышается в 1,2... 1,5 раз в сравнении с покрытиями, фор-

мируемыми наплавкой стандартными электродами ЭА-395/9, предназначенными для восстановления деталей из стали 110ПЗЛ

7 Разработан состав шихты порошковой проволоки, обеспечивающий формирование высоколегированного слоя, соответствующего по химическому составу стали 110Г13Л, обладающего износостойкостью в условиях эксплуатации, превышающей износостойкость стандартных электродов в 1,2 1,3 раза

8 По результатам технико-экономического анализа установлено, что годовой экономический эффект от использования разработанной порошковой проволоки при ремонте рабочих поверхностей строительно-дорожных машин (на примере Корфовского каменного карьера) составит 1 млн 53 тыс рублей

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Макиенко, В.М Влияние компонентов шлаковой системы порошковых проволок на технологичность процесса наплавки и механические свойства наплавленного металла [Текст] / В М Макиенко, Д В Строителев, Е М Баранов, И О Романов // Сварочное производство - М ОАО "Издательство "Машиностроение", Ежемес - 2006, № 10, С 7-10

2 Макиенко, В М Порошковая проволока для наплавки зубьев ковшей экскаваторов с использованием минерального сырья Дальневосточного региона [Текст] / В М Макиенко, И О Романов, Д В Строителев, В Ф Клиндух // Ремонт, восстановление, модернизация - М ООО «Издательство «Наука и Технологии», Ежемес -2008, № 1, С 7-11

3 Макиенко, В М Использование циркониевого сырья для сварочных материалов [Текст] / В М Макиенко, Д В Строителев И О Романов, А Д Верхоту-ров // Технология металлов - М ООО «Издательство «Наука и Технологии», Ежемес - 2008, № 2, С 22-26

4 Макиенко, В М Получение шлаковой системы порошковой проволоки из минерального сырья Дальневосточного региона [Текст] /АД Верхотуров, В М Макиенко, Д В Строителев, И О Романов // Химическая технология - М ООО "Издательство "Наука и Технологии", Ежемес - 2007, № 10, С 433- 442

5 Григоренко, В Г Новая порошковая проволока для восстановления крестовин [Текст] / В Г Григоренко, В М Макиенко, Д.В Строителев, И О Романов // Путь и путевое хозяйство - М Орган ОАО «Российские железные дороги», ГУП РМ «Красный октябрь», Ежемес - 2007, № 8, С. 37- 39

6 Патент 55319 Российской Федерации, МПК В 23 К 35/368 Порошковая проволока [Текст] / Макиенко В М, Григоренко В Г, Строителев Д В , Романов И О , заявитель и патентообладатель Дальневосточный государственный университет путей сообщения - 2006104131 /22, заяв 10 02 2006, опубл 10 08 2006 Бюл - № 22

7 Патент 60888 Российской Федерации, МПК В 23 К 103/02 Порошковая проволока [Текст] / Макиенко В М , Баранов Е М , Строителев Д В , Романов И О , заявитель и патентообладатель Дальневосточный государственный университет путей сообщения 2006133705/22, заяв 20 09 2006, опубл 10 02 2007 Бюл

8 Макиенко, В М Разработка состава шихты порошковой проволоки из минерального сырья Дальневосточного региона [Текст] / ВМ Макиенко, Е.М Баранов, ДВ. Строителев, И О. Романов // Современные технологии железнодорожному транспорту и промышленности сб тр 43-й Всерос пауч -практ конф ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки, в 2 томах: Т 1 ИДВГУПС -Хабаровск, 2003 -С 39-42

9 Макиенко, В М Исследование перехода марганца в наплавленный металл с целью получения высокомарганцовистых порошковых проволок для наплавки крестовин стрелочных переводов [Текст] / В М Макиенко, Е М Баранов, Д В. Строителев, И.О Романов // Сварщик - профессионал - М Издательство ОАО "Машмир", Ежемес -2005, Ks 1, С. 18-20

10 Макиенко, ВМ Разработка высокомарганцовистой порошковой проволоки для наплавки крестовин стрелочных переводов [Текст] / В М Макиенко, И О. Романов, Д.В Строителев, Е М Баранов // Проблема транспорта Дальнего Востока: тез докл. шестой междунар науч -практич конф Владивосток ДВО PAT, 2005 С 69

11. Макиенко, В.М Разработка износостойкой порошковой проволоки для наплавки крестовин стрелочных переводов [Текст] / В.М Макиенко, И О Романов, Д В Строителев, Е.М Баранов, М Ф.Пузанов // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» Труды четвертой международной конференции творческой молодежи 12-14 апреля 2005» - Хабаровск- Изд-во ДВГУПС, 2005.- С. 32-34.

12 Макиенко, В.М Исследование формирования шлаковой системы порошковых проволок на основе двуокиси циркония [Текст] / В М. Макиенко, Е.М Баранов, Д.В Строителев, И О Романов Í! Сварщик - Профессионал, М- Издательство ОАО «Машмир», Ежемес - 2005, № 6, С. 8-10

13 Макиенко, В М. Метод получения порошковых проволок из минерального сырья Дальневосточного региона [Текст] / ВМ Макиенко, Е.М. Баранов, ДВ Строителев, И О Романов // Современные технологии железнодорожному транспорту и промышленности сб. тр 44-й всерос науч -практ. конф // ДВГУПС; ред кол. Ю А Давыдов - Хабаровск, 2006. - С. 192-194.

14. Макиенко, В М. Эффективность применения порошковых проволок из минерального сырья Дальневосточного региона [Текст] / В.М Макиенко, Е.М. Баранов, Д В Строителев, И О Романов // Современные технологии железнодорожному транспорту и промышленности- сб. тр. 44-й Всерос науч -практ. конф. // ДВГУПС; ред кол ЮА Давыдов - Хабаровск, 2006 -С 194-195

15. Макиенко, ВМ Влияние циркония на свойства наплавленного металла [Текст] / В М Макиенко, Е М. Баранов, Д.В Строителев, И О Романов // Современные технологии железнодорожному транспорту и промышленности- сб тр. 44-й Всероссийской науч -практ. конф II ДВГУПС; ред кол. Ю А Давыдов -Хабаровск, 2006. - С. 196-198

16 Grigorenko, VG Features of elaboration of welding - deposition flux-cored electrodes powder wires from the mineral raw material of the Far Eastern region [Текст] / V. G Grigorenko, V M Makienko, D V. Stroitelev, IО Romanov // Joint

China-Russia symposium on advanced materials processing technology, Harbm, P R. China. August 21-22,2006

17. Романов, И О Критерии оценки восстановления циркония в процессе легирования металла при наплавке порошковыми проволоками [Текст] / И.О Романов // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» Труды пятой международной конференции творческой молодежи 17-19 апреля 2007» - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2007 - С 124-125.

Романов Игорь Олегович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ ЦИРКОНИЕВОГО ТИПА ДЛЯ НАПЛАВКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ МАРГАНЦОВИСТОЙ СТАЛИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Сдано в набор 24 03 2009 Подписано в печать 25 03 2008 Формат 60x84 V|6 Бумага тип №2 Гарнитура Times New Roman Печать RISO Уел печ л 1,4 Зак 94 Тираж 100 экз

Издательство ДВГУПС 680021 т Хябчровс, ул Серьчзгега, 47

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПУТИ СОЗДАНИЯ ШИХТЫ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ ИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ.

1.1. Анализ современного состояния вопроса создания сварочных материалов.

1.2. Выбор способа восстановления изношенных деталей и обоснование эффективности применения порошковых проволок для электродуговых способов сварки.

1.3. Металлургические процессы при сварке (наплавке) порошковой проволокой.

1.4. Особенности создания шихты порошковых проволок из минерального сырья Дальневосточного региона.

1.5. Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ.

2.1. Методика создания (разработки) состава шихты порошковых проволок

2.2. Оборудование для производства и исследования сварочно-наплавочных материалов.

2.2.1. Оборудование для производства порошковых проволок.

2.2.2. Оборудование для подготовки шихты.

2.2.3. Оборудование для сварки и наплавки.

2.2.4. Оборудование для металлографического анализа.

2.2.5. Оборудование для химического и фазового анализов.

2.2.6. Оборудование для анализа физико-механических и эксплуатационных свойств сплавов.

2.3. Материалы для шихты порошковой проволоки.

2.4. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НОВОЙ ГАЗОШЛАКООБ-РАЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ СЕРДЕЧНИКА ЦИРКОНИЕВОГО ТИПА ПОРОШКОВЫХ ПРОВОЛОК.

3.1. Выбор компонентов и установление интервалов варьирования.

3.1.1. Выбор и обоснование компонентов газошлакообразующей системы

3.1.2. Исследование возможности использования рутилового концентрата в качестве нитридообразующего компонента шихты.

3.1.3. Исследование возможности использования циркониевого концентрата в качестве нитридообразующего, легирующего и рафинирующего компонента шихты.

3.1.4. Исследование возможности использования графита в качестве газообразующего компонента шихты.

3.2. Назначение факторов, определяющих работоспособность газошлакообразующей системы.

3.2.1. Исследование влияния газошлаковой системы на переход легирующих элементов.

3.3. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ МАРГАНЦОВИСТОЙ СТАЛИ.

4.1. Исследование газошлакообразующей системы ферромарганец — графит - циркониевый концентрат.

4.1.1. Исследование закономерностей перехода легирующих элементов из сердечника в наплавленный металл.

4.1.2. Исследование механических и эксплутационных характеристик получаемых покрытий.

4.2. Назначение состава шихты порошковой проволоки для восстановления деталей из марганцовистой стали.

4.2.1. Выбор и обоснование компонентов шихты.

4.3. Исследование состава, структуры и свойств наплавленных покрытий.

4.4. Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ ПРОВОЛОК ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ ВЫСОКОМАРГАНЦОВИСТОЙ СТАЛИ.

5.1. Обоснование выбора восстанавливаемых деталей.

5.2. Технология механизированной наплавки деталей порошковыми проволоками.

5.3. Оценка работоспособности наплавляемых деталей в условиях эксплуатации.'.1.

5.4. Оценка экономической эффективности применения порошковых проволок.

5.4.1. Расчёт себестоимости порошковых проволок.

5.4.2. Анализ экономической эффективности применения порошковых проволок с использованием минерального сырья.

5.5. Выводы по главе 5.

Экономическая стабильность России базируется на развитии ее регионов, в том числе и Дальневосточного, при освоении которого требуется решать множество научно-технических и экономических проблем. Выполнение поставленных задач направлено на рост наиболее значимых отраслей промышленности, одной из которых является сварочное производство. Развитие данной области позволит не только снабдить Дальневосточный регион дешевыми и качественными сварочными материалами на основе местной сырьевой базы, но и обеспечит возможность использования прогрессивного оборудования и сварочных процессов.

В настоящее время сформировался мощный арсенал технологий сварки. В результате анализа конькжтуры рынка установлено, что в странах с'развитым машиностроением и судостроением (страны Европейского Союза, Япония и др.) соотношение ручной дуговой сварки к автоматической изменяется в сторону увеличения доли механизированных способов и составляет примерно 1 к 4. Одним из перспективных методов является использование самозащитных порошковых проволок (ПП), позволяющих формировать слои с широким спектром механических и эксплуатационных свойств. При этом исключается подача защитного газа и флюса, что повышает технологичность проведения сварочно-наплавочных работ. Применение данного способа является необходимым условием при развитии тяжелого машиностроения, судостроения и строительства, требующих высокопроизводительных способов сварки (наплавки).

Установлено, что при строительстве автомобильных и железных дорог, развитии горнодобывающей и золотодобывающей отраслей поверхности рабочих органов машин такие, как зубья ковшей экскаваторов, отвалы, дренажные черпаки, крестовины стрелочных переводов и т.д., имеют непродолжительные сроки службы и требуют значительных затрат на восстановление. Для обеспечения требуемого ресурса работы деталей их изготавливают, в основном, из стали 110Г13Л, которая, обладая высокой ударной вязкостью (300-350 Дж/см ), способна в процессе эксплуатации (при наклепе) обеспечить твердость рабочей зоны до 530-560 НВ. Кроме того, для продления срока службы таких деталей можно применять различные способы (плазменное напыление, упрочнение взрывом и т.д.). Однако в условиях производства, в настоящее время, изношенные детали либо меняют на новые, либо используют непроизводительный и малоэффективный способ восстановления - ручную дуговую наплавку электродами (ЭА-395/9, ОК 86.08, ОК 86.20 и др.). В связи с этим исследована возможность восстановления указанных деталей высокомарганцовистой стали методом наплавки порошковой проволокой.

Работа выполнялась в соответствии с планами фундаментальных исследований Министерства путей сообщения, в рамках хоздоговорных и хозбюджет-ных исследований совместно с предприятиями Дальневосточной железной дороги, а также с программами вузов МПС Сибирских и Дальневосточных регионов и СО РАН по обеспечению и снижению эксплуатационных расходов и энергоресурсов: тема П 2000/1-10.2 «Создание и внедрение сварочно-наплавочных материалов из минерального сырья Дальневосточного региона для восстановления деталей подвижного состава, строительно-дорожных машин и элементов пути».

Цель работы:

Разработать и исследовать порошковую проволоку циркониевого типа для наплавки, повышающей эксплутационные свойства деталей из марганцовистой стали.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Разработать методику создания шихты порошковых проволок на основе результатов экспериментальных исследований;

2. Разработать и исследовать газошлакообразующую систему на основе концентратов, содержащих оксиды легирующих компонентов (Zr02, Si02, W2O3), восстанавливаемых в процессе плавления;

3. Исследовать закономерности перехода легирующих элементов из шихты в наплавленный металл;

4. Разработать состав сердечника порошковой проволоки, обеспечивающего высокие механические и эксплуатационные свойства металла, наплавленного на марганцовистую сталь.

5. Опытным путем оценить эффективность применения созданной наплавочной порошковой проволоки в условиях эксплуатации.

Научная новизна работы:

1. Научно обоснована и обобщена методика создания сердечника порошковых проволок, заключающаяся в анализе требований, предъявляемых к свароч-но-наплавочным материалам, комплексном исследовании условий их реализации, а также указанной последовательности проведения экспериментов.

2. Впервые исследована возможность использования графита в качестве газообразующего компонента шихты, что позволило получить новую газошлако-образующую систему порошковых проволок, обеспечивающую снижение потерь легирующих элементов за счет образования монооксида углерода.

3. Впервые установлены условия восстановления циркония из циркониевого концентрата, обеспечивающие переход в наплавленный металл до 0,37 мас.% этого элемента (патент № 60888), что позволило: а) обеспечить снижение износа наплавленного слоя за счет:

- измельчения зерна аустенита, что достигается образованием дополнительных центров кристаллизации; образования упрочняющей фазы — комплексного нитрида глобулярной формы; б) исключить применение ферросплавов (ферротитана и алюминиевого порошка) и использовать восстановленный цирконий в качестве нитридообра-зующего и легирующего компонента шихты.

4. Впервые получен сердечник порошковой проволоки циркониевого типа (на основе циркониевого концентрата), позволяющий получать высоколегированные покрытия за счет восстановительной атмосферы дуги и уменьшения окислительной способности шлака.

5. Получены регрессионные зависимости механических и эксплутационных характеристик формируемых покрытий, а также закономерности перехода легирующих элементов Mn, Zr и С в наплавленный металл в зависимости от содержания в шихте ферромарганца, циркониевого концентрата и графита.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных методов исследования состава, структуры и свойств материалов путем использования методик и оборудования, аттестованных государственной и международными службами стандартизации и метрологии, а также производственной практикой.

Практическая значимость работы:

1. На основе разработанной газошлакообразующей системы получены наплавочные порошковые проволоки, обеспечивающие твердость наплавленного

0 Г) металла 150 . 300 НВ и ударную вязкость 290 . 300 Дж/см (при t = 20 С).

2. Получен новый состав шихты порошковой проволоки, повышающий работоспособность деталей, изготовленных из высокомарганцовистой стали (110Г13Л) в 1,2.1,5 раза.

3. Результаты исследования внедрены на ремонтном предприятии Корфов-ский каменный карьер.

На защиту выносятся:

1. Методика создания шихты порошковых проволок.

2. Результаты экспериментальных исследований по использованию циркониевого концентрата в качестве нитридообразующего и легирующего компонента сердечника.

3. Результаты экспериментальных исследований по созданию газошлакообразующей системы порошковых проволок.

4. Результаты экспериментальных исследований по созданию наплавочной порошковой проволоки на сталь 110Г13Л.

5. Результаты эксплуатационных испытаний покрытий, формируемых созданной порошковой проволокой.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на: 43-й Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности" (Хабаровск, 2223 октября 2003 г.); IV Международной научной конференции творческой молодежи "Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке" (Хабаровск, 12-14 апреля 2005 г.); шестой международной научно-практической конференции "Проблемы транспорта Дальнего Востока" (Владивосток, 5-7 октября 2005 г.); 44-й Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии — железнодорожному транспорту и промышленности" (Хабаровск, 25-26 января 2006 г.); региональной научно-технической конференции творческой молодежи "Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования" (Хабаровск, 18-19 апреля 2006 г.); Joint China-Russia symposium on advanced materials processing technology, Harbin, P.R. China, August 21-22, — 2006; V Международной научной конференции творческой молодежи "Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке" (Хабаровск, 17-19 апреля 2007 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, из них пять - в рецензируемых журналах. Получены патенты № 55319 (заявка № 2006104131), № 60888 (заявка №2006133705) .

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка и приложений. Содержит 153 страницы машинописного текста, 72 рисунка, 57 таблиц и библиографический список из 146 наименований.

5.3 Выводы по главе 5

1. Анализ неисправностей оборудования горнодобывающей отрасли и элементов пути позволил установить, что интенсивному износу подвержены зубья ковшей экскаватора, крестовины стрелочных переводов, дренажные черпаки.

2. Проведенная научно-исследовательская работа позволила разработать состав шихты порошковой проволоки, обеспечивающий получение наплавленного металла с износостойкостью, превышающей наплавку стандартных электродов марки ЭА-395/9 в 1,2. 1,3 раза.

3. Разработанная порошковая проволока с присвоенной маркой ПП-Нп-90Г13Н4СЦ-Т-С-2,8 используется на ремонтном предприятии Корфовский каменный карьер.

4. Рассчитана цена реализации разработанной порошковой проволоки марки ПП-Нп-90Г13Н4СЦ-Т-С-2,8, которая составила 35688,4 рублей.

5. По результатам технико-экономического анализа установлено, что годовой экономический эффект от внедрения разработанной порошковой проволоки при наплавке зубьев ковшей (на примере Корфовского каменного карьера) составит 1052406,25 рублей в год.

126

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана и экспериментально подтверждена методика создания шихты порошковых проволок, заключающаяся в анализе требований, предъявляемых к сварочно-наплавочным материалам, условий их реализации, а также указанной последовательности проведения экспериментов.

2. Доказана возможность замены металлических нитридообразующих элементов (алюминиевый порошок, ферротитан) циркониевым концентратом (Zr02), обеспечивающим защиту расплавленного металла от воздействия азота. При этом сформированные покрытия содержат до 0,37 мае. % циркония (патент № 60888).

3. Установлено, что предложенная газошлакообразующая защита с использованием циркониевого концентрата и графита обеспечивает минимальные потери марганца, составляющие всего 20-30 %, а также позволяет формировать высоколегированные покрытия.

4. Получены регрессионные зависимости, описывающие закономерности перехода легирующих элементов (марганец, цирконий и углерод) из шихты в наплавленный металл, что позволяет прогнозировать их состав в формируемых покрытиях.

5. На основе полученных регрессионных зависимостей коэффициентов перехода легирующих элементов из шихты в наплавленный металл проведена оценка эффективности использования газошлакообразую щей защиты, показателем которой являются потери марганца на угар, составляющие всего 10-20%.

6. Установлены регрессионные зависимости, позволяющие прогнозировать твердость и износостойкость наплавленного металла, при этом износостойкость формируемых слоев повышается в 1,2. 1,6 раз в сравнении с покрытиями, формируемыми наплавкой электродами э -11Х15Н25М6АГ2 - эа - 395 /9 - лд ^ предназначенными для восстановления дета-Е — 000 - £20 лей из стали 1 ЮГ 13 Л.

7. Разработан состав шихты порошковой проволоки, обеспечивающий формирование высоколегированного слоя, соответствующего по химическому составу стали 110Г13Л, обладающего износостойкостью в условиях эксплуатации, превышающей износостойкость стандартных электродов в 1,2.1,3 раза.

8. По результатам технико-экономического анализа установлено, что годовой экономический эффект от использования разработанной порошковой проволоки при ремонте рабочих поверхностей строительно-дорожных машин (на примере Корфовского каменного карьера) составит 1 млн. 53 тыс. рублей.

1. Economic Impact and Productivity of Welding. Heavy Manufacturing Industries Report Текст.// Report AWS, EWI, insight- MAS, the Bureau of Export Administa-tion U. S Department of Commerce. 2001. 37 p.

2. Конарчук, B.E. Восстановление автомобильных деталей: технология и оборудование Текст. / В.Е. Конарчук, А.Д. Чигринец, O.JI. Голяк, П.М. Шоцкий. М.: Транспорт, 1995.-303 с.

3. Вернадский, В.Н. Вклад сварки в экономику США Текст./ В.Н. Вернадский, O.K. Маковецкая // Сварочное производство. — 2004. — № 5. — С. 43-49.

4. Irving, В. U. S. Navy Maintains High Interest in Funding for Welding Research. Construction and maintenance welding play a page part in the Navy's plans Текст./ В. U. S. Irving // Welding Journal. 1995. -№3.-P. 41-47.

5. Полищук, Г.Н. Проблемы обеспечения качества сварочных электродов и современный рынок сырья Текст./ Т.Н. Полищук // Электродное производство на пороге нового тысячелетия: Сб. материалов научно-технического семинара. — Санкт-Петербург, 2000. С. 132 134.

6. Бабенко, Э.Г. Основные аспекты транспортного минералогического материаловедения. Текст./ Э.Г. Бабенко, А.Д. Верхотуров, В.Г. Григоренко Владивосток: Дальнаука, 2004. - 224 с.

7. Цветков, Н.И. Природно-ресурсный потенциал Дальнего Востока Текст.// Экономическая жизнь Дальнего Востока 1993. № 1(2). - С. 70-83

8. Верхотуров, А.Д. Создание материаловедческого центра в Дальневосточном регионе России Текст.// Создание материалов и покрытий при комплексном использовании минерального сырья: Тр. ИМ ХНЦ ДВО РАН. Владивосток: Дальнаука, 1998. - С. 6-11.

9. Богданов, Е.И. Шлихи россыпных месторождений — новый источник сырья для порошковой металлургии Текст./ Е.И. Богданов, А.Д. Верхотуров, И.А. Подчерняева // Колыма. 1987. - № 2. - С. 3-5

10. Бабенко, Э.Г. Создание новых покрытий электродов из минерального сырья для формирования наплавленного металла, легированного вольфрамом Текст./ Э.Г. Бабенко, А.Д. Верхотуров, А.В. Лукьянчук // Перспективные материалы. -2004.-№3,-С. 82-87.

11. Пат. 2081287 Россия. МКИ6 В23 К 35 / 365 Электродное покрытие Текст./ Э.Г. Бабенко, А.Д. Верхотуров. (РФ) Опубл. 20.08.97. Бюл. № 23.

12. Пат. 2002104654, Россия, МКИ 6 В23К35/368. Порошковая проволока для наплавки Текст./ Штоколов С.А, Мойсов Л.П. Заявитель и патентообладатель ОАО НИИ по монтажным работам; заявлено 2002.02.20.

13. Пат 2181077, Россия, МКИ 7 В23К35/30, В23К35/368, В23К358/40. Износостойкая электродная проволока высокой твердости с флюсовым сердечником Текст./ ПЭНЬ Джуши (CN). Заявитель и патентообладатель ПЭНЬ Джуши; заявлено 1997.05.28.

14. А. с. 1780253 СССР, Кл. В 23 К 35/368, Порошковая проволока для сварки углеродистых и низколегированных сталей Текст./ Мойсов Л.П. (СССР). Заявитель и патентообладатель: Л.П. Мойсов; Опубл. 11.28.89. Бюл. № 02.

15. А. с. 527278 СССР, Кл. В 23 К 35/368, Состав порошковой проволоки.Текст./, Мойсов Л.П. (СССР). Заявитель и патентообладатель: Л.П. Мойсов. Опубл. 11.28.75.

16. А. с. 1439881 СССР, Кл. В 23 К 35/368, Состав порошковой проволоки Текст./ (СССР). Опубл. 1986.

17. Пат. 2228829, Россия, МКИ 6 В23К35/368. Порошковая проволока для наплавки открытой дугой Текст./ Берзин М., Куминов Е.С, Кирьяков В.М, Клапатюк А.В, заявлено 2002.12.30.

18. Пат. 2074078, Россия, МКИ 6 В23К35/368. Шихта порошковой проволоки Текст./ Кирьяков В.М., Чертов А.Й, Гор донный В.Г, Деггярь А. А, Козубенко И. Д, Павлов Н.В., заявлено 1993.06.29

19. А. с. 1425015 СССР, Кл. В 23 К 35/368. Порошковая проволока для сварки углеродистых и низколегированных сталей Текст./ (СССР). Опубл. 12.06.87.

20. А. с. 1626560 СССР, Кл. В 23 К 35/368, Порошковая проволока для сварки углеродистых и низколегированных сталей Текст./ (СССР). Опубл. 08.06.89.

21. А. с. 2084322 СССР, Кл. В 23 К 35/368, Порошковая проволока для дуговой сварки Текст./ Мойсов Л.П. (СССР). Заявитель и патентообладатель: Л.П. Мойсов. Опубл.07.20.97. Бюл. № 16.

22. Бабенко, Э.Г. Разработка новых сварочных материалов на основе минерального сырья Дальневосточного региона: Научная монография. Текст./Э.Г. Бабенко, А.Д. Верхотуров. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС; Владивосток: ДВО РАН, 2000.-144 с.: ил.

23. Подгаецкий, В.В. Сварочные шлаки Текст./ В.В. Подгаецкий, В.Г. Кузь-менко. Киев: Наук, думка, 1988.-252с.

24. Korber, F. Die Grundlagen der Desoxydation mit Mangen und Siitzium Текст./ F. Korber, W. Oeksen // Mitt. Keiser-Wilhelm Gnst. Eisenforschung, 1933.-136 p.

25. Крамаров, А.Д. Физико-химические процессы производства стали Текст./ А.Д. Крамаров. М.: Металлургиздат, 1954. - 200 с.

26. Конищев, Б.П. Сварочные материалы для дуговой сварки. Защитные газы и сварочные флюсы Текст./ Б.П. Конищев, С.А. Курланов, Н.Н. Потапов и др.— М.: Машиностроение, 1989. — 544 с.

27. Хасуи, А. Наплавка и напыление Текст./ А. Хасуи, О. Моригаки. М.: Машиностроение, 1985. - 240 с.

28. Латаш, Ю.В. Электрошлаковый переплав Текст./ Ю.В. Латаш, Б.И. Медовар. М.: Металлургия, 1970. - 239 с.

29. Дудко, Д.А. Металлургические процессы, протекающие при электрошлаковой сварке Текст./Д.А. Дудко, B.C. Сидорук// Электрошлаковая сварка и наплавка. -М.: Машиностроение, 1980. С. 89-135.

30. Петров, Г.Л. Теория сварочных процессов Текст./ Г.Л. Петров, А.С. Тума-рев. М.: Высшая школа, 1977. - 392 с.

31. Фрумин, И.И. Образование пор в сварных швах и влияние состава флюса на склонность к порам Текст./И.И; Фрумин, И.В. Кирдо, В.В. Подгаецкий. // Автогенное дело, 1949. С. 10 -12

32. Свецинский, В.Г. Сварочные материалы для механизированных способов дуговой сварки Текст./ В.Г. Свецинский, В.И. Галинич, Д.М. Кушнеров, A.M. Суптель. -М.: Машиностроение, 1983. — 102 с.

33. Подгаецкий, В.В. Сварочные шлаки Текст./ В.В. Подгаецкий, В.Г. Кузь-менко. Киев: Наук, думка, 1988. - 252 с.

34. Николис, Г. Познание сложного Текст./ Г. Николис, И. Пригожий. М.: Мир, 1991.-286 с.

35. Темкин, М.И. Смеси расплавленных солей как ионные растворы Текст./ М.И. Темкин //Физическая химия. 1946. - № 1. - С. 105-110.50. 36. Баталии, Г.И. Термодинамика жидких сплавов на основе железа Текст./ Г.И. Баталии. Киев: Вища школа, 1982. -132 с.

36. Есин, О. А. Применение различных моделей теории растворов к расплавленным солевым системам Текст./ О.А. Есин, И.Т. Сывалин, Б.М. Ленинских // Физическая химия и электрохимия расплавленных солей и шла-ков.-1968.-№ 1.-С. 4-12.

37. Кожеуров, В.А. Термодинамика металлургических шлаков Текст./ В.А. Кожеуров. Свердловск: Металлургиздат, 1955. - 164 с.

38. Крешов, А.И. Термодинамическая активность компонентов сварочных шлаков Текст./А.И. Крешов, Л.П. Мойсов, Б.П. Бурылев //Автоматическая сварка. 1982. - № 1. - С. 72-73.

39. Верхотуров, А.Д. Наука о материалах: задачи и проблемы Текст./ А.Д. Верхотуров//Вестник ДВО РАН. 1996.-№ 3. - С. 88-101.

40. Верхотуров, А.Д. Материаловедение электродных материалов для электроэрозионной обработки: Препринт Текст./ А.Д. Верхотуров. — Владивосток: Изд-во Дальнаука, 1997. 27 с.

41. Походня, И.К. Сварочные материалы: состояние и тенденции развития Текст./ И.К. Походня// Сварочное производство. — 2003. № 6, стр. 26-39.

42. Коротков, В. А. Уральская школа наплавки Текст./ В.А Коротков // Сварка в Сибири № 2, 2003, стр. 44- 49.

43. Елагин, А.В,. Электродуговая сварка порошковой проволокой Текст./ А.В. Елагин, М.Ф. Векслер. -М.: Стройиздат, 1973. 120 с.

44. Иоффе, И.С. Исследование и разработка сомозащитных порошковых проволок фтористо- рутил- карбонатного типа для сварки низкоуглеродистых сталей: автореф. дис. кан. техн. наук. Текст./ И.С. Иоффе; Москва. 1973. - 17 с.

45. Юштин, А.Н. Разработка самозащитной порошковой проволоки для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в условиях повышенного рассеяния основных технологических факторов: автореф. дис. кан. техн. наук./ А.Н. Юштин; Киев. 1997. - 17 с.

46. Горстко, Л.Г. Наплавка элементов стрелочного перевода Текст./ Л.Г. Горст-ко, Г.Г. Воробьев // Путь и путевое хозяйство. — 2004. —№ 9. — С. 13-14.

47. Иванов, С.Ю. Основные направления развития путевого комплекса ОАО «Российские железные дороги» Текст./ С.Ю. Иванов // Путь и путевое хозяйст- > во. 2004. -№1. - С.2-5.

48. Любимов, С.В. Стрелочные переводы: настоящее и будущее Текст./ С.В. Любимов // Путь и путевое хозяйство. — 2004. -№ 12. С.7-11.

49. Ларионов, В.П. Сварка и проблемы вязкохрупкого перехода / В.П. Ларионов и др. Новосибирск: Издательство СО РАН, 1998. - 593 с.

50. Дерибас, А.А. Упрочнение взрывом высокомарганцовистой стали Текст./ А.А. Дерибас // Физика горения и взрыва- 1966. -№ 3. С.11-14.

51. Исакаев, Э.Х. Увеличение срока службы железнодорожных крестовин плазменной наплавкой Текст./ Э.Х. Исакаев, М.В. Ильичев, А.Л Очкань, Г.А Филиппов // Ремонт, восстановление, модернизация. — 2003 №8. — С. 5-11.

52. Олейников, A.M. Восстановление деталей детонационно-газовым напылением Текст./ A.M. Олейников, В.В Новиков // Железнодорожный транспорт. — 1999. -№1.- С. 29-30.

53. Пацекин, В.П. Производство порошковой проволоки Текст./ В.П. Пацекин, К.З Рахимов. — 2-е изд., перераб.и допол — М.: Металлургия, 1979. — 265 с.

54. Походня, И.К. Сварка порошковой проволокой Текст./ И.К. Походня, A.M. Суптель, В.Н. Шлепоков. -Киев.: Наук, думка, 1972. -215 с.

55. Торханов, Н.А. Производство металлических электродов Текст./ Н.А. Торхаиов, З.А. Сидлин, А.Д. Рахманов. М.: «Высшая школа», 1986.-286 с.

56. Малышев, Б.Д. Ручная дуговая сварка. Текст./ Б.Д. Малышев, В.И. Мельник, И.Г. Гетия. -М.: Стройиздат, 1990. 319 е.: ил.

57. Походня, И.К. Газы в сварных швах Текст./ И.К. Походня. — М.: Машиностроение, 1972. 255 с.

58. Шлепаков, В.Н. Исследование и разработка порошковых проволок карбонат-но-флюоритного типа для сварки открытой дугой: автореф. дис. кан. техн. наук./ В.Н. Шлепаков; Киев. 1969. - 25 с.

59. Сварка в машиностроении: Справ., т.2 Текст./ Под ред. А.И. Акулова. — М.: Машиностроение, 1978. 463 с.

60. Объяснительная записка к обзорной карте месторождений строительных материалов Хабаровского края. Министерство геологии РСФСР, Геологический фонд РСФСР, М. 1987, с. 329.

61. Минерально-сырьевые ресурсы Хабаровского края (отчет по теме №383)/ Комитет по геологии и использованию недр при Правительстве Рф, Хабаровск, 1993,-кн. 2-357 с.

62. Онихимовский, В.В. Полезные ископаемые Хабаровского края Текст./ В.В. Онихимовский, Ю.С. Беломестных. — Хабаровск, 1996. — 254 с.

63. Верхотуров, А.Д. Использование природного минерального сырья в качестве наплавочных флюсов Текст./ А.Д. Верхотуров, Ю.Ф. Гладких // Сварочное производство. 1989. - №8. С. 21-22.

64. Конищев, Б.П. Сварочные материалы для дуговой сварки: Справочное пособие: в 2-х т. Т. 1. Текст./ Б.П. Конищев, С.А. Курланов, Н.Н. Потапов, В.Д. Хо-даков. М.: Машиностроение, 1989. — 544 с.

65. Бор, кальций, ниобий и цирконий в чугуне и стали : под ред С.М. Винарова. -М. : Государственное научно-техническое издание литературы по черной и цветной металлургии, 1961. 341с.

66. Becket, F.M Some Effects of Zirconium in Steel Текст./ F.M. Becket // Trans . Am. Electrochem. Soc. 1923. - v. 43, - pp. 261-269.

67. G i 11 e 11, H. W. Experimental Production of Alloy Steels Текст./ H. W. G i 11 ell, E. L. M а с k.// Bureau of Mines, Bull. —1922.- № 199.-PP81.

68. G i 11 e 11, H. W. Experiments with Uranium, Boron, Titanium Cerium and Molybdenum in Steel Текст./H. W. G i 11 e 11, E.L.Mack.//Trans. Am. Electrochem. -1923,- Soc, v. 43.- PP 231- 259.

69. Burgess, G. K. Manufacture and Properties of Steel Plates Containing Zirconium and Other Elements Текст./ G. K. Burgess, R. W. Woodward // Bureau of Standards, Tech. Papers. 1922. - no. 207.-v. 16.-PP. 122—176.

70. Garcon, J. Les aciers au zirconium (Zirconium Steels) / J. Garcon // Bull. soc. en-cour.ind. natl— 1919.-v. 131.-PP. 148—155.

71. E g a n, J. J. Crafts Low-Temperature Impar-t Strength of Some Normalized Low-Alloy Steels Текст./ J. J. E g a n, А. В. К i n z e 1 // Trans Am Soc Steel Treating. -1933.-v. 21.-PP. 1136- 1152.

72. Kramer, I. R., S. Siegel Factors for the Calculation of Hardenahility Текст./ I. R. Kramer, J. G. Brooks // Trans. Am. Inst. Mining Met. Engrs.- 1946. -v. 167. PP. 670 -697.

73. Field, A.L. Some effects of Zirconium in steel Текст./ A.L. Field // Trans. Am, Inst. Mining Met. Engrs. -1923. v.69. - PP. 848-894.

74. Sharp, C. Deoxidation of Molten Steel Текст./ C.Sharp // Iron Steel Industry. — 1936.-v. 10.-PP. 483-486.

75. Masayoshi, I. H. The Influence of Zirconium on Iron and Steel Текст./ I. H. Masayoshi// Tetsuto-Hagane. 1951. - no. 37. - PP. 273-283.

76. Becker, K. and Die Kristallstruktur einiger binarer Carbidund Nitride (The Crystal Structure of Some Binary Carbides and -Nitrides) Текст./ К. Z. Becker, F. Ebert// Physik. 1925. -v. 31.-PP. 268-272.

77. D о m a g a 1 a, R. F System Zirconium-Nitrogen Текст./ R. F. D о m a g a 1 a, D. J. McPherson, M. H a n s e n // Trans. Am. Inst. Mining Met. Engrs 1956 — v. 206.-PP. 98-105.

78. Hagg, G. Rontgenuntersuchungen fiber die Hybride von Titan, Zirk-onium.Vanadin und Tantal (X-ray Study of the Hydrides of Titanium, Zirconium, Vanadium, and Tantalum) Текст./ G. Hagg // Z. physik. Chemie, ser. B. 1931.-v. 11.-PP. 433-454.

79. G u 1 b г a n s e n, E. A. Crystal Structure and Thermodynamic Studies on the Zirconium-Hydrogen Alloys Текст./ E. A. G u 1 b г a n s e n, K. F. Andrew// J. Electrochem.- 1954. -Soc, v. 101.-PP. 474-480.

80. Picon, J. Sur les sulfures de zirconium (Zirconium Sulphides) Текст./ J. Picon// Compt. Rend Acad. Sci., Paris. 1933. - v. 196. - PP. 2003-2006.

81. Strotzer, E. F Zirkoniumsulf ide (Zirconium Sulphides)/ E. F. S t г о t z e r, E. F., W. В i 11, К. M e i s e 1 // Z. anorg. allgem. Chemie. 1939. - v. 242.-PP. 249- 271.

82. Halley, J. -W. Grain-Growth Inhibitors in Steel Текст./ J: W. Halley // Trans. Am. Inst. Mining Met. Engrs.- 1946. v. 167.- PP. 224-236.

83. Stewart, R. S. Influence of Carbide-Forming Elements on Underbead Cracking of Low-Alloy Steel Текст./ R. S. Stewart, S. F. Urban// Trans. Am. Soc. Metals. 1950. -v. 42. - PP. 653 - 665.

84. Ерохин, А.А. Металлургия сварки Текст./ А.А. Ерохин // Сварка в машиностроении/ Под ред. Г.А. Николаева. М.: Машиностроение, 1978. - 62 -97.

85. Ерохин, А.А. Кинетика металлургических процессов дуговой сварки Текст./ А.А. Ерохин. М.: Машиностроение, 1964. - 378 с.

86. Doria, J. G Welding consumables: Market Trends Текст./ J. G Doria // European Welding Association. Istanbul. 2001. - № 20.

87. Глазов, B.M. Микротвердость металлов Текст./ B.M. Глазов, В.Н Вигдоро-вич. М.: Металлургия, 1962. - 224 с.

88. Алешин, Н.П. Контроль качества сварных работ Текст./ Н.П. Алешин. — М.: Высшая школа, 1986. — 207 с. '

89. Богомолова, Н.А. Практическая металлография Текст./ Н.А.Богомолова. — М.: Высшая школа, 1978ю. 272 с.

90. Якушин, Б.Ф. Расчеты металлургических процессов при сварке и наплавке Текст./ Б.Ф. Якушин-М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2003 54 с.

91. Владимиров, Л.П. Термодинамические расчеты равновесия металлургических реакций Текст./ Л.П. Владимиров. М.: Металлургия, 1970. - 528 с.

92. Макаренко, В.Д. Влияние монооксида углерода на перенос металла при сварке покрытыми электродами Текст./ В.Д. Макаренко, Н.Н. Прохоров // Сварочное производство. — 2003. № 7 — С. 7—10.

93. Макиенко, В.М. Разработка состава шихты для порошковых проволок из минерального сырья Дальневосточного региона Текст./ В.М. Макиенко, Е.М. Баранов, Д.В Строителев, И.О Романов // Сварка в Сибири. 2004. - №1. - С.24-26.

94. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий Текст./ Ю.П. Адлер, Е.В Маркова, Ю.В Грановский — М.: Наука, 1976. — 279 с.

95. Горский, В.Г. Планирование промышленных экспериментов (модели динамики) Текст./ В.Г. Горский, Ю.П Адлер, А.М Талалай. М.: Металлургия, 1978. -112 с.

96. Налимов, В.В. Логические основания планирования эксперимента: 2-е изд., перераб. и доп. Текст./ В.В. Налимов, Т.Н Голикова. М.: Металлургия, 1981. — 152 с.

97. Зедгинидзе, И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем Текст./И.Г. Зедгинидзе. — М.: Наука, 1976 390 с.

98. Scheffe, Н. Experiments with Mixtures / Scheffe, НУ/ J. Roy. Statist. Soc. -1958. Ser. B, 20. - n 2.- PP. 344.

99. Арзамасов, Материаловедение : Учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов, Б.Н. В .И Макарова, Г.Г Мухин. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э Баумана, 2004. - 648с.

100. Гуляев, А.П. Металловедение Текст./ А.П. Гуляев. 5- е перераб. издание. М.: Металлургия, 1978. 647 с.

101. Сидорин, И.И. Основы материаловедения: Учебник для вузов/ И.И. Сидо-рин, Г.Ф. Косолапов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин, Н.М. Рыжов, В.И. Силаева, Н.В. Ульянова. — М.: Машиностроение, 1976. — 436 с.

102. Солнцев, Ю.П. Материаловедение: Учебник для вузов/ Ю.П. Солнцев, Е.И. Пряхин. СПб.: Химиздат, 2004. - 735 с.

103. Лейкин, А.Е. Материаловедение: Учебник для вузов/ А.Е. Лейкин, Б.И. Родин. -М.: Высшая школа, 1971. -414 с.

104. ГОСТ 2176- 67 Отливки из высоколегированной стали со специальными свойствами. М.: Изд-во стандартов, 1967. - 14 с.

105. Гудремон, Э. Специальные стали Текст./ Э. Гудремон. М.:Наука , 1966. -450 с.

106. Воронова, Н.А. Фазовый состав и распределение марганца между фазами стали Г13Л в литом состоянии Текст./ Н.А.Воронова, И.Е Лев, И.З Машинсон, Э.К Пирогова // Известия высш.учеб. заведений. Черная металлургия. — 1967. — № 12.-С. 343.

107. Богачев, И.Н., Структура и свойства железомарганцевых сталей Текст./ И.Н.Богачев, Е.В. Соловей. -М.: Наука, 1973. 295 с.

108. Коршунов, Л.Г. Влияние углерода на деформационное упрочнение и износостойкость литых марганцевых аустенитных сталей Текст./ Л.Г. Коршунов// Труды УПИ им. С.М Кирова: Термическая обработка и физика металлов. 1977. -вып.З.-С. 24.

109. Черняк, С.С. Высокомарганцевая сталь в драгостроении Текст./ С.С. Черняк, Б.М Ромен. Издательство Иркутского университета, 1996. — 384 с.

110. Георгиева, И.Я. Деформационное двойникование и механические свойства аустенитных марганцевых сталей Текст./ И.Я. Георгиева, А.Р. Гуляева, Е.Ю Кондратьева // МиТОМ. 1976. - С. 56.

111. Давыдов, Н.Г. Высокомарганцевая сталь Текст./ Н.Г. Давыдов. — М.: Наука, 1979. 176 с.

112. Волков, Л.А. Выплавка высокомарганцовистой стали на УЗТМ Текст./ Л.А. Волков, П.НЯшманов . М.: НТО Машпром., 1963. - 343 с.

113. Кац, Р.З. Зависимость механических свойств и износоустойчивость высокомарганцовистой стали Г13Л от химического состава Текст./ Р.З.Кац. // Литейное производство, Омск. 1962. - 231 с.

114. Пат. 2033215, Россия, МКИ 6 B23K35/368. Состав шихта самозащитной порошковой проволоки Текст./ Зеленова В.И, Матвеев В.А, Бугай А.И, Кобзарев В.Н, заявлено 1995.04.10

115. Пат. 2012470, Россия, МКИ 5 В23К35/368. Порошковая проволока для сварки сталей Текст./ Гришанов А. А, Паньков В .И, заявлено 1991.11.12

116. Пат. 2166419 Россия, МКИ 7 В23К35/368. Состав порошковой проволоки Текст./ Горынин И.В, Малышевский В.А, Баранов А.В, Шарапов М.Г, Грищен-ко Л.В, Киселев Я.Н, Мичурин Б.В, Бугай А.И, заявлено 1999.05. 20

117. Пат. 2218256, Россия, МКИ 7 B23K35/368. Порошковая проволока для наплавки Текст./ Мойсов Л.П, Штоколов С.А, заявлено 2002.02. 20.

118. Сабуров, В.П. Обезуглероживание стали 110Г13Л при литье и термической обработке Текст./ В.П.Сабуров, Б.Я Гиляев // Литейное производство. — 1982. — №5.-С. 12-13.

119. Туманский, Б.Ф. Свойства поверхностного слоя отливок из высокомарганцевой стали Текст./ Б.Ф. Туманский, А.А Шерстюк, Г.А Ставистюк // Литейное производство. 1974- № 5. - С. 27-28.

120. Иванова, B.C. Усталостное разрушение металлов Текст./ B.C. Иванова. М.: Наука, 1963.-258 с.

121. Щедрин, Е.И. Влияние величины зерна на усталостную прочность немагнитных сталей Текст./ Е.И. Щедрин, В.В. Сагарадзе, К.А. Малышев // Структура и свойства немагнитных сталей. — 1982. С.148-151.

122. Masayoshi, I.H The Influence of Zirconium on Iron and Steel Текст./ I.H. Ma-sayoshi // Tetsuto-Nagane. 1951. -no. 37. '-PP. 273-283.

123. Domagala, R. F. System Zirconium- Oxygen Текст./ R. F. Domagala, D. J. McPherson // Trans. Am, Inst. Mining Met. Engrs.-l 954.- v 200.- PP. 238-246.

124. Косов, В.В. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (Вторая редакция). Официальное издание Текст. / В.В. Косов, ВН. Лившиц, А.Г. Шахназаров. -М.: Экономика, 2000.

125. Ковалёв, В.В. Методы оценки инвестиционных проектов Текст. / В.В. Ковалёв. М.: ИКЦ "МПС", 1997.

126. Методические рекомендации по оценке инвестиционных проектов на железнодорожном транспорте. — М.: МПС, 1998.

127. Ефанов, А.Н. Оценка экономической эффективности инвестиций и инноваций на железнодорожном транспорте Текст. / А.Н. Ефанов, Т.П. Коваленок, А.А. Зайцев. СПб.: ПГУПС, 2001. - 149 с.