Выводы
Использование наплавки EnDotec DO*04 на сталь 20Х13 без термообработки и после термообработки (отпуск при температуре 300 и 650°С) не рекомендуется. Согласно результатам испытаний, скорость коррозии очень высокая. При отпуске при температуре 650°С трещины не зафиксированы, скорость коррозии в несколько раз меньше. С учетом отсутствия регламентированной методики этот результат можно считать удовлетворительным. Однако твердость наплавки после отпуска 650°С снизилась до 35 HRC, применение наплавки такой твердости снижает износостойкость материала.
Образцы для испытаний
Образцы изготовляли в виде пластины из цилиндрической заготовки стали 20Х13 в исходном отожженном состоянии с наплавкой из En- Dotec DO*04, состав которой представлен в табл. 1
Таблица 1
Состав наплавки EnDotecDO*04
| Элемент | C | Cr | Mn | Co | Mo | S | Si | P |
| Содержание, % | 0,126 | 12,55 | 0,17 | 13,33 | 2,74 | 0,01 | 0,31 | 0,02 |
В заготовке фрезеровали паз шириной 15 и глубиной 20 мм и наплавляли проволоку EnDotec DO*04 электродом (рис. 2).
После наплавки вырезали заготовки под образцы размером 10×10×100 мм. Образцы изготовляли следующих типов: №1 – наплавка на сталь 20Х13 в состоянии поставки без термообработки (ТО); №2 – наплавка на сталь 20Х13 после низкого отпуска при температуре 300°С; №3 – наплавка на сталь 20Х13 после отпуска при температуре 650°С. После ТО на образцах оценивали твердость наплавки. Образцы перед испытанием шлифовали до шероховатости Rа = 0,8 мкм.
Методика проведения испытаний
Для хромистых сталей типа 20Х13 условия испытаний на МКК в ГОСТ 6032 не установлены. В ASTM А 262 есть примечание о возможности испытания стали AISI 410 (аналога стали 12Х13), по method C (кипячение в течение 240 ч в 65%-ном растворе HNO3 c оценкой скорости коррозии через каждые 48 ч). Однако структуры сталей 12Х13 и 20Х13 отличаются, и использовать данную методику невозможно.
Согласно работе [4], для хромистых сталей с содержанием хрома 13–17% испытания на МКК проводят следующим образом: выдержка 24 ч при температуре 80°С в растворе CuSO4, H2SO4 и HNO3. Раствор готовится в следующих пропорциях: 38 мл концентрированной H2SO4 + + 22 мл концентрированной HNO3 + + 220 г СuSO4*5H2O + 1000 мл H2O.
Однако при этом не указывается структура хромистых сталей (ферритные или мартенситные). В связи с этим было решено провести испытания по методу, приведенному в работе [2], но по 48 ч, 2 цикла.
Перед испытаниями образцы шлифовали, взвешивали и измеряли.
После испытаний проводили оценку под микроскопом ЗТВ и переходной зоны основной металл–наплавка на наличие микротрещин и рассчитывали скорость коррозии.
Результаты испытаний
Образцы с наплавкой выдерживали в течение двух циклов по 48 ч в растворе H2SO4, НNO3 и СuSO4.
Общий вид образцов представлен на рис. 3, 4.
Твердость наплавки:
Образцы без ТО 44…48 HRC
Образцы после отпуска при температуре: 300°С 44…48 HRC 650°С 35 HRC
Скорость коррозии на образцах рассчитывали по формуле
где р – плотность стали; S – площадь образца; m – масса образца; t – время испытаний.
Результаты расчета скорости коррозии представлены в табл. 2.
Сталь 09Г2С — характеристики марки, состав, применениеТаблица 2
Показатели скорости МКК стали 20Х13
|
Номер образца |
Исходные данные | 1-й цикл | 2-й цикл | ||||||||
| m | S | vк | m | S | Δm | vк | m | S | Δm | vк | |
| 1 | 49,6023 | 6,5 | – | 49,2838 | – | 0,3185 | 11,28 | 48,7328 | – | 0,551 | 19,55215 |
| 2 | 51,0159 | 6,64 | – | 50,7015 | – | 0,3144 | 11,26 | 50,1625 | – | 0,539 | 19,31471 |
| 3 | 50,2734 | 6,63 | – | 49,9504 | – | 0,323 | 11,59 | 49,4194 | – | 0,531 | 19,05674 |
| 4 | 47,2424 | 6,14 | – | 46,9205 | – | 0,3219 | 11,44 | 46,3997 | – | 0,5008 | 19,40723 |
| 5 | 50,0805 | 6,62 | – | 49,7447 | – | 0,3358 | 12,07 | 49,1811 | – | 0,5636 | 20,25725 |
| 6 | 50,514 | 6,62 | – | 50,1625 | – | 0,3515 | 12,63 | 49,6095 | – | 0,553 | 19,87626 |
| 7 | 50,6225 | 6,63 | – | 50,2719 | – | 0,3506 | 12,58 | 49,7265 | – | 0,5454 | 19,57353 |
| 8 | 50,4733 | 6,45 | – | 50,1263 | – | 0,347 | 12,80 | 49,5655 | – | 0,5608 | 20,68787 |
| 9 | 50,1815 | 6,61 | – | 50,0913 | 0,0902 | 3,25 | 49,9125 | 0,1788 | 6,436 | ||
| 10 | 50,5219 | 6,62 | – | 50,4099 | 0,112 | 4,03 | 50,1953 | 0,2146 | 7,713 | ||
| 11 | 49,3523 | 6,55 | – | 49,2465 | 0,1058 | 3,84 | 49,4655 | 0,219 | 7,956 | ||
| Примечание. Образцы №1–4 – без термообработки; №5…8 – после отпуска при температуре 300°С; №9…11 – после отпуска при температуре 650°С |
При детальном рассмотрении образцов без термообработки и с термообработкой (отпуск при температуре 300°С) трещины в основном металле не наблюдались в отличие от ЗТВ, зоны сплавления и наплавки (рис. 5). В образцах после отпуска при температуре 650°С трещины не зафиксированы.
