ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА Российский патент 1997 года по МПК B23K35/368 

Изобретение относится к составам порошковых проволок, предназначенных для нанесения путем наплавки на малоуглеродистые низколегированные стали рабочих 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 после наплавки и старения 48-53 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 не является оптимальным для рабочего слоя.

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

Феррохром 10-15
Хром До 3
Ферромолибден 5-10
Феррованадий 0,8-2,5
Ферромарганец 0,2-1,0
Ферросилиций Дo 2
Графит До 00,8
Кремнефтористый натрий 1,0-3,0
Стальная лента Остальное
Данная порошковая проволока при содержания углерода в пределах 0,28-0,32 может использоваться в качестве рабочего слоя. Недостатками данной проволоки при ее использовании для плавки рабочего слоя являются образование в наплавленном металле трещин и недостаточно высокие коррозионно- и износостойкость. Только при наплавке с предварительным и сопутствующим подогревом до температуры 280-320^oC удается избежать образование трещин.

Изобретение направлено на повышение качества наплавленного металла.

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

Хром 11,0-13,5
Углеродистый хром 3,5-3,9
Никель 0,2-0,5
Марганец 0,4-0,7
Ферромолибден 0,8-11,2
Ферросилиций 0,3-0,6
Кремнефтористый натрий 0,5-0,9
Двуокись циркония 1,6-2,4
Железо 4,8-6,20
Малоуглеродистая сталь оболочки Остальное
при этом коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 24,5-28,5%
Предлагаемое количественное соотношение компонентов порошковой проволоки обеспечивает высокие эксплуатационные свойства и предотвращает появление пор и трещин в наплавленном металле при наплавке с предварительным подогревом до 240-280^oC. Кроме того, обеспечивается более высокий уровень механической однородности наплавленного металла, более высокие коррозионно- и износостойкость.

Структура наплавленного металла мартенситная с наличием карбидов и некоторого количества остаточного аустенита. Твердость 48-53 HRC. Введение в шихту никеля увеличивает пластичность направленного металла. Введения в шихту двуокиси циркония в количестве 1,8-2,4% способствует получению мелкозернистой первичной структуры 7-8 балла. Введение в шихту вместо графита углеродистого хрома способствует более полному и стабильному усвоению углерода. 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 направленного 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 появляется структурная наследственность, связанная с первичной структурой. Поэтому при многослойной наплавке возможна неоднократная перекристаллизация нижележащих слоев с неоднородной структурой от 3 до 8 баллов. В-четвертых, значительно повышается коррозионно- и износостойкость направленного металла.

По известной в промышленности технологии были изготовлены порошковые проволоки различного состава (см. табл. 1.)
Изготовленными порошковыми проволоками производилась наплавка под флюсом АН-26 на образцы из стали 09Г2С размером 600x400x60. Наплавка производилась с предварительным подогревом 250^oC. После наплавки образцы шлифовались и подвергались магнитопорошковой дефектоскопии. Кроме того, проводились металлографические исследования, испытания на твердость, испытания на коррозионно- и износостойкость. По разбросу значений микротвердости оценивалась механическая неоднородность наплавленного металла. Испытания на коррозионную стойкость проводились по ГОСТ 9.908-85 "Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости" и ГОСТ 9.308-85 "Покрытия металлические и неметаллические неорганические". Использовался метод испытаний при повышенных значениях относительной влажности воздуха и температурой с периодической конденсацией влажности. Испытания проводились в камере типа КТВ-9,4-155. В качестве реактива использовалась дистиллированная вода. Испытания на износ проводились по ГОСТ23.09-79 "Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытания материалов на износостойкость при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы". В качестве эталонных образцов применялись образцы из стали 45 в отожженном состоянии.

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, снижается коррозионная стойкость и износостойкость. При содержании компонентов более предлагаемого соотношения значительно возрастает твердость наплавленного металла, повышается степень неоднородности, снижается коррозионная стойкость и повышается износостойкость.

Использование: механизированная наплавка на малоуглеродистые низколегированные стали рабочих коррозионно- и износостойких покрытий на рабочие поверхности деталей, например, катков и плит опорных частей мостов. Сущность изобретения: оболочка порошковой проволоки выполняется из малоуглеродистой ленты, а состав порошкообразной шихты содержит следующие компоненты, мас.%: хром 11,0-13,5, углеродистый хром 3,5-3,9, никель 0,2-0,5, марганец 0,4-0,7, ферромолибден 0,8-1,2, ферросилиций 0,3-0,6, кремнефтористый натрий 0,5-0,9, двуокись циркония 1,6-2,4, железо 4,8-6,20, малоуглеродистая сталь оболочки - остальное, при этом коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 24,5-28,5%. Проволока обеспечивает высокие эксплутационные свойства и предотвращение появления пор и трещин в направленном металле при наплавке с предварительным подогревом до 240-280^oC, а также высокий уровень механической однородности наплавленного металла. 2 табл.

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

Хром 11,0 13,5
Никель 0,2 0,5
Марганец 0,4 0,7
Ферромолибден 0,8 1,2
Ферросилиций 0,3 0,6
Углеродистый хром 3,5 3,9
Кремнефтористый натрий 0,5 0,9
Двуокись циркония 1,6 2,4
Железо 4,8 6,2
Малоуглеродистая сталь оболочки Остальное
при этом коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 24,5 - 28,5%