Керамический флюс для износостойкой наплавки Советский патент 1993 года по МПК B23K35/362 

Изобретение относится к области свар- чи п касается сварочных материалов, а именно флюсов, применяемых .ром износостойкой наплавке детллеи кузнлчно-прессо- вого и металлургического оборудования, работающих в условиях высоких удельных давлений и циклических теплосмен.

Целью изобретения является повышение качества наплавленного металла за счет повышения его горячей твердости.

Указанный фл ос обеспечивает высокий ко игшек , механических и эксплуатационных свойств наплавляемого металла при использовании низкоуглеродистых проволок ипи ленты типа Св-08. Необходимый для jroro уровень легирования направленного металла достигается за счет перехода из флюса в наплавляемый металл хрома, крем- НИР, молибдена, ванадия и комплексного карбида. При этом преимущественно повышение горячей стойкости наплавленного металла обеспечивается за счет образования Б нем карбидной фазы, образуемой комплексным титановол ьфрамовым карбидом и не склонной к коагуляции при повышенных температурах. Вводимый во флюс комплексный тигэновольфрамоаый карбид, полученный методом распространяющегося высокотемпературного синтезя.(СВС), отли- летгр зысоком стехиометрией химического .гиляка, а сле/- ОБСлепьно, и высокой темпера -урой плавя- .. Эю позволяет ему с не- j:. MI тельными потерями переходить в г лавленный металл распределяясь равномерно по всей матрице зерна. Карбидная при этом имеет относительно крупные оаэмеры и не коагулирует при высоких тем- перэтург-х (700-900°С), обеспечивая высо- f срячую твердость,

К зг-щлск мши тшзнооольфрзмовый карбид относится к классу соединений внедрений. Особенность этих соединений состоит в том, что атомы металлов в них кристаллизуются п плогноупакованные ре- и.етки. в промежутках которых располагают , атомы неметаллов (для карбидов - а к мы умеродз). Атомы углерода связаны с атомами металлов прочными химическими связями в определенном для данного кар- бидэ стехиометрическом соотношении. На- поимер, для карбида титана стехиометрическое соотношение , а для карбида вольфрама .

Степень стехиометрмчностй карбидов определяется отношением углерода, связанного химическими связями к углероду Стечуоиетричному. Ссвяз/Сстех 0 1,0.

Откпоненмч от стехиометрии играют важную роль в протекании многих процессов, например диффузии, окисления и беэ5

0

углерож1,вания, при термическом воздействии. Кроме того, имеющиеся в карбиде вакансии обусловливают его повышенную способность растворять атомы примесного

элемента, например кислорода. В сварочной дуге этих процессы протекают особенно активно, и наличие отклонения от стехиометрии в карбиде приводит к понижению его стойкости (разложению) при термическом воздействии дуги.

Получать высокостехиометричные карбиды позволяет метод СВС-технологии. Такие карбиды содержат свободного углерода и примесного кислорода 0,1 мас.% при

Ссвяз/Сстех «0,98.

Кроме того, методом СВС-технологии легкодоступно получать не только простые карбиды, но и сложные - комплексные тита- новольфрамозые карбиды. Введение во 0 флюс 1-8 мас.% феррованадия, 2-10 мас.% . ферромолибдена, 3-9 мас.% хрома обеспечивает оптимальное легирование наплавленного металла ванадием, молибденом и хромом, позволяя получить достаточную 5 прочность матрицы сплава, которая необходима для фиксирования в ней избыточной дисперсной структуры комплексного тита- новольфрэмового карбида, упрочняющего зерна твердого раствора.

Изменение установленного экспериментальным путем содержания феррованадия, ферромолибдена и хрома в сторону уменьшения их концентрации приводит к снижению твердости наплавленного метал- 5 ла и уменьшению стойкости его к смятию при повышенных (свыше 700С С) температурах,

В случае повышения содержания во ф/,юсе феррованадия, ферромолибдена и хрома сверх установленных пределов возрастает уровень легирования наплавленного металла. В этом случае матрица сплава становится весьма хрупкой, склонной к образованию холодных трещин.

При введении во флюсе до 3 мас.% комплексного титановольфрамового карбида в матрице сплава образуется недостаточное количество избыточной карбидной фазы, что резко снижает теплостойкость направ- 0 ленного металла при повышенных температурах.

При больших чем 10 мас.% концентрациях комплексного титановольфрамового карбида направленный металл теряет спо- 5 собность к механической обработке любым инструментом.

Наибольший эффект повышения горячей твердости наплавленного металла при сохранении достаточно высокого уровня пластичности матрицы сплава, упрпмненно0

5

го комплексным карбидом в указанных пределах его во флюсе, наблюдается при соблюдении соотношения компонентов в самом комплексном карбиде, WC:TIC 0,2-0,6.

При соотношении WC:TIC 0,2 или более 0,6 снижается уровень микротвердости избыточной карбидной фазы, в результате чгео снижается горячая твердость наплавленного слоя и не удается удовлетворить требования, предъявляемые к рабочим поверхностям прессового оборудования.

Введение во флюс определенного количества шлакообразующих компонентов обеспечивает хорошее формирование шва и легкую отделимость шлаковой корки.

Для испытания флюса были изготовлены несколько составов, содержание компонентов, в которых соответствует граничным и средним значениям заявляемых пред- елов.

Изготовление флюсов осуществляли на лабораторной установке, предусматривающей перемешивание сухой шахты с заданной пропорцией компонентов, грануляцию в смесителе с добавкой жидкого стекла, сушку и докатывание гранул в специальной печи, охлаждение и грануляцию флюса для получения заданных размеров гранул. Перед наплавкой флюс дополнительно прока- ливали при 400°С в течение 4 ч. Применялась лента марки 08ПС сечение 40X0,8. Режимы наплавки: сварочный ток

750- 800 А, напряжение дуги 32 В, сюрпсть наплавки 15 м/ч.

Качество наплавленного металла оценивали по трехбалльной системе нэ основании визуального осмотра поверхности наплавленных валиков. Оценочные баллы соответствуют следующим квалификационным требованиям:

1.Гладкий блестящий валик не имеющий чешуйчатости. Края вапика ровные с плавным переходом к основному металлу. Подрезы полностью отсутствуют.

2.Гладкий валик с сильной чешуйчато- стыо, края наплавки неровные, нет плавного перехода к основному металлу. Имеются мелкие подрезы. Общая длина подрезов не более 20% от длины наплавки,

3.Бугристая поверхность наплавки, валик узкий с резким переходом к основному металлу. Сплошные подрезы.

Наплавленный металл проверяли на отсутствие трещин методом цветной дефектоскопии и осмотром поперечных макрошлифов, изготавливаемых для определения твердости при нормальной температуре после высокого отпуска. Горячую твердость определяли при 700°С. Исследуемые составы флюсов и результаты проведенных испытаний приведены в таблице.

(56) Авторское свидетельство СССР № 585020, кл. В 23 К 35/362, 09.03.76.

Авторское свидетельство СССР № 1459127, кл. В 23 К 35/362, 15.06.87.

Изобретение относится к области наплавки ленточным электродом или проволокой. Цель изобретения - повышение качества наплавленного металла за счет повышения его горячей твердости. Керамический флюс дополнительно содержит комплексный титановольфрамовый карбид полученный методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, в котором в титановоль- фрамовом карбиде отношение содержания карбида вольфрама к карбиду титана составляет 0,2 - 0,6. Высокая стехиометрия карбида обеспечивает его высокую температуру плавления, в результате чего карбидная фаза не коагулирует при повышенных температурах Шлакообразующая часть флюса содержит, мас.%; магнезит 20 - 30; глинозем 20 - 30; плавиковый шпат 10 - 15; легирующая часть флюса содержит, мас.%: феррованадий 1 - 8; ферромолибден 2-10; хром 3-9, указанный карбид 3 - 10,1 з.а ф-лы, 1 таба

Формула изобретения

50

55

карбид, полученный методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Магнезит20 - 30

Глинозем20 - 30

Плавиковый шпат10 - 15

Феррованадий1 - 8

Ферромолибден2-10

Хром металлический3 - 9

Комплексный титановсльфра7. 15349038

мовый карбид3-102. Флюс по п. 1, отличающийся тем, что,

при этом в комплексном титановопьфрамо- с целью улучшения формирующей способ- вом карбиде отношение содержания кар- ности и отделимости шлаковой корки, он бида вольфрама к карбиду титана дополнительно содержит цирконовый кон- составляет 0,2 - 0,6.,5 чентрат в количестве 3 - 14 мас.% и кварцевый песок в количестве 8-16 мас.%.