ПРОВОЛОКА ДЛЯ НАПЛАВКИ Российский патент 2003 года по МПК B23K35/30 

Изобретение применяется для наплавки изделий различного назначения, например для наплавки прокатных валков, гидроплунжеров, роликов машин непрерывной разливки стали и др.

Высокохромистые (12. . .17%) стали обладают комплексом полезных свойств (жаропрочность, коррозионная стойкость, износостойкость), что обеспечивает им широкую сферу применения.

Недостатком хромистых сталей является то, что их твердость в значительной степени зависит от соотношения содержания Сr/С. Так, изменение содержания углерода всего на 0,1% (с 0,1% до 0,2%) переводит наплавленный металл с содержанием хрома 17% из ферритного класса с твердостью ~ HRC 20 в мартенситный с твердостью ~ HRC 45. Это обстоятельство затрудняет обеспечение определенного уровня твердости в наплавленном слое, т.е. определенных потребительских качеств.

Задачей настоящего изобретения является получение в хромистом наплавленном слое твердости в диапазоне HRC 37-52. Выбранные значения твердости достаточно высоки, чтобы придать наплавленному слою повышенную износостойкость, не вызывая, вместе с тем, существенных затруднений при обработке резанием; при этом наплавленный металл не проявляет склонности к образованию трещин.

Наиболее близким к изобретению является проволока Св-10Х14Г4 по ТУ 14-131-898-95.

Однако освоение ее промышленного производства столкнулось с проблемой предотвращения продольной трещины в теле проволоки. Корректировка химического состава путем уменьшения содержания марганца (Св-10Х14Г2) позволила устранить этот недостаток и проволока стала получаться без продольной трещины. Однако применение проволоки Св-10Х14Г2 показало, что твердость наплавленного слоя соответствует лишь нижнему уровню требуемого диапазона, что является недостатком.

Поставленная цель достигнута при следующем содержании основных легирующих элементов: углерод - 0,09...0,14%, хром 14...16%, марганец 1,6...2,4%, кремний 0,30. ..0,70%, содержание остальных элементов в соответствии с ГОСТ 2246-70. Снижение содержания углерода по сравнению с заявленным уменьшает твердость наплавки и не обеспечивает требуемого уровня; увеличение же - делает наплавленный слой склонным к появлению трещин. Снижение содержания хрома нецелесообразно из-за снижения коррозионной стойкости в первом наплавленном слое, тогда как увеличение - стимулирует ферритообразование и снижает твердость. Содержание кремния и марганца делает проволоку пригодной к наплавке в защитных газах CO₂, Ar и газовых смесях.

Примеры. Производилась наплавка проволокой при следующем содержании основных легирующих элементов: С=0,12%, Cr=15,2%, Mn=2,1%, Si=0,46%, остальные по ГОСТ 2246-70 (Св-12Х15Г2) под слоем флюса прокатных валков крупносортного стана "850", с предварительным подогревом до 250...350^oС. Твердость после наплавки HRC 38-42. Она оказалась достаточно "низкой", чтобы обточить наплавленные "ящичные" калибры сначала твердосплавным резцом ВК-8, а потом - полнопрофильным резцом (чтобы обеспечить точную геометрию калибра) из быстрорежущей стали Р-18. На наплавленных валках, по сравнению с ненаплавленными, прокатано вдвое больше металла; износ калибров при этом оказался в 1,5 раза меньше.

Производилась наплавка проволокой вышеприведенного состава в углекислом газе (СО₂) плунжеров насосов высокого давления. Чтобы предотвратить деформации, плунжеры (⊘70...90 мм) во время наплавки охлаждались струей воды, которая подавалась прямо на наплавленный валик. Однако эти экстремальные условия охлаждения не привели к появлению трещин в твердом (HRC 46...52) наплавленном слое, что говорит о высоких сварочных свойствах новой проволоки. Наплавленные плунжеры по сравнению с неиаплавленными увеличивают срок службы в ~4...6 раз, а после износа - подвергаются повторной наплавке, что дает дополнительную экономию.

Производилась наплавка той же проволокой в среде аргона роликов машин непрерывного литья заготовок. Наплавка в аргоне в отличие от наплавки в СО₂ и от наплавки в газовых смесях (Ar+СО₂, Аr+СО₂+О₂ и др.) привлекательна тем, что позволяет получить струйный перенос расплавленного металла с электрода в сварочную ванну. При этом устраняется разбрызгивание, вызывающее засорение сопла сварочной горелки и частые вынужденные остановки на его очистку. Производственные испытания наплавленных (HRC 38-49) роликов показали, что при равном с ненаплавленными (сталь 24ХМ1Ф) сроке эксплуатации износ у наплавленных роликов в 3 раза меньше.

В вышеприведенных примерах имела место наплавка в 1...4 слоя, условия охлаждения изменялись от быстрого (водой) до замедленного при подогреве до 350^oС, применялась различная защитная среда (флюс, СО₂, Аr), но твердость при этом продолжала сохраняться в оговоренном диапазоне, что свидетельствует о достижении поставленной цели.

Изобретение может быть использовано при наплавке деталей различного назначения, в частности валков горячей прокатки, плунжеров гидронасосов и т.п. Проволока содержит в качестве основных легирующих элементов, мас.%: углерод 0,09-0,14, хром 14-16, марганец 1,6-2,4, кремний 0,3-0,7. Указанный состав позволяет получить износостойкий наплавленный слой с высокой твердостью HRC 37-52 и удовлетворительно обрабатываемый резанием.

Проволока для наплавки стальная высокохромистая, содержащая в качестве основных легирующих элементов углерод, хром, марганец и кремний, отличающийся тем, что она содержит элементы в следующем соотношении, мас. %: углерод 0,09-0,14, хром 14-16, марганец 1,6-2,4, кремний 0,3-0,7.