Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия:

М. А. Шекшеев, доцент кафедры машин и технологий обработки давлением и машиностроения, канд. техн. наук, эл. почта: shecsheev@yandex.ru
С. В. Михайлицын, доцент кафедры машин и технологий обработки давлением и машиностроения, канд. техн. наук, эл. почта: svmikhaylitsyn@mail.ru
А. Б. Сычков, профессор кафедры литейных процессов и материаловедения, докт. техн. наук, эл. почта: absychkov@mail.ru
А. Н. Емелюшин, профессор кафедры литейных процессов и материаловедения, докт. техн. наук, эл. почта: emelushin@magtu.ru

К сварным соединениям предъявляют повышенные требования по структурному состоянию, а также комплексу механических и специальных свойств. Перспективным способом регулирования структуры наплавленного металла непосредственно в процессе сварки является его инокулирование ультрадисперсными тугоплавкими компонентами. В данной статье приведены результаты исследования структуры и механических свойств металла наплавленного электродами с основным и рутиловым покрытиями, содержащими в себе 5 % ультрадисперсного порошка монокарбида титана (TiC). Показано, что добавка TiC в электродное покрытие основного типа ведет к уменьшению средней площади сечения кристаллитов S в наплавленном металле в 5 раз (с 73000–74000 до 14000–15000 мкм²) и увеличению фактора формы F в 1,5 раза (с 0,27 до 0,46). Добавка TiC в электродное покрытие рутилового типа приводит к сокращению S в наплавленном металле в 12–13 раз (с 163000–164000 до 11000–12000 мкм²) и повышению F в 2 раза (с 0,28 до 0,57). Установлено, что эффект инокулирования проявляется при использовании покрытий как основного, так и рутилового типа. Это связано с тем, что вязкость жидких сварочных шлаков в области температур кристаллизации стальной сварочной ванны находится на одном уровне 0,15–0,2 Па·с и остается такой вплоть до температур 1325–1350 °C как для основной, так и для рутиловой шлаковой систем, и в равной мере влияет на процесс усвоения ультрадисперсных тугоплавких частиц металлом сварочной ванны. Показано, что, несмотря на инокулирование металла сварочной ванны тугоплавкими частицам и реализацию эффекта объемной кристаллизации, конечная форма кристаллитов зависит от градиента температур при отводе тепла ванны в основной металл.
Работа выполнена в рамках государственной поддержки молодых российских ученых — гранта Президента РФ (№ МК-3849.2021.4).

1. Хлусова Е. И., Сыч О. В. Создание хладостойких конструкционных материалов для Арктики. История, опыт, современное состояние // Инновации. 2018. № 11. С. 85–92.
2. Полецков П. П., Кузнецова А. С., Алексеев Д. Ю., Никитенко О. А., Лопатина Е. В. Анализ мирового уровня разработок в области производства горячекатаного высокопрочного хладостойкого листового проката с пределом текучести ≥ 600 Н/мм² // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2020. Т. 18. № 4. С. 32–38.
3. Rodriguez De Vecchis R., Wang X., Sridar S., Pataky G. J., Xiong W. Introducing Heusler intermetallics for synergic effect of grain refinement and precipitation strengthening in high-strength low-alloy steels // Journal
of Alloys and Compounds. 2022. Vol. 904. P. 163885.
4. Полецков П. П., Гулин А. Е., Емалеева Д. Г., Кузнецова А. С., Алексеев Д. Ю. и др. Анализ актуальных направлений исследований в области производства многофункциональных материалов для экстремальных условий эксплуатации // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2021. Т. 19. № 3. С. 109–114.
5. Poletskov P. P., Nikitenko O. A., Kuznetsova A. S., Salganik V. M. The study of transformation kinetics for overcooled austenite of the new high-strength steel with increased cold resistance // CIS Iron and Steel Review. 2020. Vol. 19. P. 56–59.
6. Polteskov P. P., Kuznetsova A. S., Koptseva N. V., Nikitenko O. A., Yakovleva I. L. Study of structure of high-strength cold-resistant steel after quenching and tempering // CIS Iron and Steel Review. 2021. Vol. 22. P. 61–65.
7. Dong Y., Teixeira A. P., Guedes Soares C. Fatigue reliability analysis of butt welded joints with misalignments based on hotspot stress approach // Marine Structures. 2019. Vol. 65. P. 215–228.
8. Trško L., Lago J., Jambor M., Nový F., Bokůvka O., Florková Z. Microstructure and residual stress analysis of Strenx 700 MC welded joint // Production Engineering Archives. 2020. Vol. 26. No. 2. P. 41–44.
9. Tomków J., Łabanowski J., Fydrych D., Rogalski G. Cold cracking of S460N steel welded in water environment // Materials Performance and Characterization. 2018. Vol. 25. No. 3. P. 131–136.
10. Schneider C., Ernst W., Schnitzer R., Staufer H., Vallant R. et al. Welding of S960MC with undermatching filler material // Welding in the World. 2018. Vol. 62. No. 4. P. 801–809.
11. Соколов Г. Н., Зорин И. В., Артемьев А. А., Елсуков С. К., Фастов С. А., Федосюк И. В. и др. Наплавка композиционных термо- и износостойких сплавов с использованием материалов, содержащих наночастицы тугоплавких химических соединений // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2019. № 4. С. 61–67.
12. Зорин И. В., Дубцов Ю. Н., Соколов Г. Н., Лысак В. И., Андриянов Ю. В. и др. Влияние частиц тугоплавких химических соединений на перенос металла в сварочной дуге при наплавке композиционной проволокой // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2020. № 4. С. 43–48.
13. Sokolov G. N., Zorin I. V., Artem'ev A. A., Elsukov S. K., Dubtsov Y. N. et al. Thermal- and wear-resistant alloy arc welding depositions using composite and flux-cored wires with TiN, TiCN, and WC nanoparticles // Journal of Materials Processing Technology. 2019. Vol. 272. P. 100–110.
14. Михайлицын С. В., Шекшеев М. А., Сычков А. Б. Проектирование сварочных электродов для нефтегазового комплекса. — Магнитогорск : Издательство Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова, 2016. — 182 с.
15. Сидлин З. А. Производство электродов для ручной дуговой сварки. — Киев : Екотехнологiя, 2009. — 464 с.
16. Шекшеев М. А., Михайлицын С. В., Ширяева Е. Н. Функциональные материалы для сварки и наплавки. — Магнитогорск : Издательство Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова, 2022. — 208 с.
17. Самсонов Г. В., Виницкий И. М. Тугоплавкие соединения. — М. : Металлургия, 1976. — 560 с.
18. ГОСТ 6996–66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств. — Введ. 01.01.1967. — М. : Издательство стандартов, 1966.