ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА Российский патент 1997 года по МПК B23K35/368 

Изобретение относится к составам порошковых проволок, предназначенных для населения путем наплавки на малоуглеродистые низколегированные стали промежуточных слоев, перед нанесением коррозионно- и износостойких покрытий на рабочие поверхности деталей, например, катков и плит опорных частей мостов.

Обычно катки и плиты опорных частей изготавливают из сталей типа 09Г2С. Высокие эксплуатационные характеристики обеспечиваются за счет наплавки, при этом рабочий слой должен иметь твердость 48-53 HRC. Промежуточная наплавка должна иметь твердость 28-32 HRC.

Известен состав порошковой проволоки [1] который обеспечивает твердость наплавленного металла непосредственно после наплавки около 30 HRC. Недостатками данной проволоки являются ее дороговизна из-за значительного содержания никеля и молибдена, а также повышение твердости после отпуска в результате старения до 57 HRC. Такое повышение твердости для промежуточного слоя недопустимо.

Наиболее близкой по химическому составу и назначению является порошковая проволока [2] состоящая из стальной оболочки и порошкообразного сердечника, содержащего следующие компоненты, мас.

Феррохром 10.15
Хром До 3
Ферромолибден 5-10
Феррованадий 0,8-2,5
Ферромарганец 0,2-1,0
Ферросилиций До 2
Графит До 0,8
Кремнефтористый натрий 1,0-3,0
Стальная лента Остальное
Данная порошковая проволока при содержании углерода менее 0,1 может использоваться в качестве промежуточного слоя, а при содержании углерода около 0,3 в качестве рабочего.

Недостатком данной проволоки при ее использовании для наплавки промежуточного слоя является образование в наплавленном металле трещин. Только при наплавке с предварительным и сопутствующим подогревом до температур 280-320^oC удается избежать образование трещин.

Изобретение направлено на повышение качества наплавленного металла.

Технический результат заключается в том, что оболочка порошковой проволоки выполняется из малоуглеродистой стальной ленты, а в состав порошкообразной шихты, содержащей хром, молибден, марганец, графит, ферросилиций, железо, кремнефтористый натрий, дополнительно введены двуокись циркония и никель, а марганец и железо введены в виде металлического порошка, при следующем соотношении компонентов, мас.

Хром 13,5-16
Никель 0,2-0,5
Марганец 0,4-0,7
Ферромолибден 0,3-0,7
Ферросилиций 0,3-0,7
Графит 0,05-0,09
Кремнефтористый натрий 0,5-0,9
Двуокись циркония 1,6-2,4
Железо 4,5-7,0
Малоуглеродистая сталь оболочки Остальное
при этом коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 24,5-26,5
Предлагаемое количественное соотношение компонентов порошковой проволоки обеспечивает высокие эксплуатационные свойства и предотвращает появление пор и трещин в направленном металле при наплавке с предварительным подогревом до 200-240^oC. Кроме того, обеспечивается более высокий уровень механической однородности наплавленного металла.

Структура наплавленного металла феррито-мартенситная, твердость 28-32 HRC. Введение в шихту никеля увеличивает пластичность направленного металла. Введение в шихту двуокиси циркония в количестве 1,6-2,4 способствует получению мелкозернистой первичной структуры 7-8 балла. Получение мелкозернистой первичной структуры обеспечивает повышение качества наплавленного металла. Во-первых, образование мелкозернистой структуры резко снижает вероятность образования горячих трещин, в результате чего появилась возможность снижения температуры предварительного подогрева. Во-вторых, значительно повышается уровень механической однородности наплавленного металла. В-третьих, снижается вероятность роста зерна в нижележащих слоях при многослойной наплавке. Известно, что у высоколегированных и легированных сталей в широком интервале скоростей нагрева проявляется структурная наследственность, связанная с первичной структурой. Поэтому при многослойной наплавке возможна неоднократная перекристаллизация нижележащих слоев с неоднородной структурой от 3 до 8 балла.

По известной в промышленности технологии были изготовлены порошковые проволоки различного состава (см.табл. 1).

Примечание к табл.1. В составах 1-3 содержание железа выбиралось соответственно коэффициенту заполнения. В составе 1 менее минимального значения, в составе 5 более максимального значения.

Изготовленными порошковыми проволоками производилась наплавка под флюсом АН-26 на образцы из стали 09Г2С размером 600х400х60. Наплавка производилась с предварительным подогревом 220^oC. После наплавки образцы шлифовались и подвергались магнитопорошковой дефектоскопии. Кроме того, проводились металлографические исследования и испытания на твердость. По разбросу значений микротвердости оценивалась механическая неоднородность наплавленного металла.

Результаты исследований и испытаний приведены в табл. 2.

Оптимальным является состав 3. При содержании компонентов менее предлагаемого минимального состава несколько снижается твердость наплавленного металла, возрастает балл зерна первичной структуры, несколько возрастает механическая неоднородность. При содержании компонентов более прилагаемого соотношения значительно возрастает твердость наплавленного металла, повышается степень неоднородности.

Использование: механизированная наплавка на малоуглеродистые низколегированные стали промежуточных слоев перед нанесением коррозионно- и износостойких покрытий на рабочие поверхности деталей, например, катков и плит опорных частей мостов. Сущность изобретения: оболочка порошковой проволоки выполняется из малоуглеродистой ленты. Состав порошкообразной шихты содержит следующие компоненты, мас. %: хром 13,5-16,0, графит 0,05-0,09, двуокись циркония 1,6-2,4, никель 0,2-0,5, марганец 0,4-0,7, ферромолибден 0,3-0,7, ферросилиций 0,3-0,7, кремнефтористый натрий 0,5-0,9, железо 4,5-7,0, малоуглеродистая сталь оболочки - остальное, при этом коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 24,5-26,5%. Обеспечивает высокие эксплуатационные свойства, предотвращает появление пор и трещин в направленном металле при наплавке с предварительным подогревом до 200-240^oC, а также высокий уровень механической однородности наплавленного металла. 2 табл.

Порошковая проволока, состоящая из металлической оболочки и порошковой шихты, содержащей хром, молибден, марганец, графит, ферросилиций, кремнефтористый натрий, железо, отличающаяся тем, что в состав шихты дополнительно введены двуокись циркония и никель, а железо и марганец введены в виде металлического порошка при следующем соотношении компонентов, мас.

Хром 13,5 16,0
Никель 0,2 0,5
Марганец 0,4 0,7
Ферромолибден 0,3 0,7
Ферросилиций 0,3 0,7
Графит 0,05 0,09
Кремнефтористый натрий 0,5 0,9
Двуокись циркония 1,6 2,4
Железо 5,5 7,7
Малоуглеродистая сталь оболочки Остальное
при этом коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 24,5 - 27,5%