Состав шихты для наплавки Советский патент 1992 года по МПК B23K35/36 

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к составу шихты для индукционной наплавки, и может быть использовано для наплавки быстро изнашиваемых поверхностей рабочих органов сельскохозяйственных машин.

Известна шихта для наплавки, содержащая следующие компоненты, мас.%: Железная окалина13-16

Феррохром72-78

ФерроборОстальное

Недостатком известной шихты является высокая температура плавления, вследствие чего в биметаллическом соединении наблюдаются значительное проплавление основного металла и разбавление биметалла металлом основы. Ввиду высокой скорости кристаллизации наплавленная ванна не всегда успевает полностью дегазироваться, что приводит к дефектам наплавленной слоя.

Наиболее близкой к предлагаемому составу по технической сущности и достигаемому эффекту является шихта для наплавки, содержащая компоненты, мас.%: Твердый сплав77-87,5

Борный ангидрид5,2-11,1

Бура5-5,4

Силикокальций1.5-1,8

Карбид бора0.5-6

Однако при наплавке известной шихты происходит выгорание углерода и легирующих элементов и чрезмерное разбавление наплавленного металла металлом основы, что приводит к развитию в наплавленном металле структурных зон. обладающих пониженными механическими свойствами. В результате этого снижаются износостойкость и срок службы наплавленных деталей. Целью изобретения является повышение износостойкости наплавленного биметаллического лезвия и твердости.

VJ

сл VJ

00

со

о

Это достигается тем, что в шихту для наплавки, содержащую твердый сплав, карбид бора, дополнительно вводят железную окалину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Железная окалина4-10

Карбид бора4-9

Твердый сплавОстальное

Известно, что железная окалина совместно сУарбидом бора и фтористым натрием (В /jC+FeO+NaF) применяется для диффузионного насыщения (до 200 мкм) поверхностей деталей машин.

Однако проведенные исследования в области индукционной наплавки позволили использовать железную окалину в комплексе с карбидом бора и твердым сплавом для получения термореактивной смеси, позволяющей получать износостойкие слои 0,3- 2,0 мм.

В качестве основных компонентов использованы твердый сплав ПГ-ПС-14-60, карбид бора, оксиды железа Рв20з. FeO и техническая железная окалина.

При нагреве до определенной температуры в композиции карбид бора + железная окалина наблюдается сильное экзотермическое взаимодействие, состоящее из двух стадий. В первой стадии происходит восстановление железа из оксида и окисление бора и углерода; во второй - взаимодействие восстановленного железа и основного металла с образованием боридов и карбидов, и оксидов бора и углерода в высшей валентной форме ВаОз и С02. Поэтому дополнительное введение в шихту флюсов не требуется.

Формирование структуры слоя происходит из жидкого состояния; в верхней части слоя структура заэвтектическая (70-75%); в нижней эвтектическая (10%) с доэвтектическими составляющими {10- 15%) вблизи основного металла.

Заэвтектическая зона состоит из избыточных включений боридов FeB, FeaB, боро- цементита Fe2 (С, В) с микротвердостями. Соответственно Но.эв 16700-21580 МПа, Но.98 12900-16700 МПа, Но,98 8600 -12900 МПа.

П р и м е р. В лабораторных условиях НИИТМа была приготовлена шихта из порошковых материалов грануляцией 0,16 мм, содержащая, мас.%:

Железная окалина6,0

Карбид бора6,0

Твердый сплав88

В качестве твердого сплава взят высоколегированный сплав ПГ-ПС-14-60 по ТУ 48-19-122-74, карбид бора по ТУ-48-4260- 10-84, железная окалина Рв20з.

Смесь порошков перемешивали в лабораторном смесителе в течение 15 мин для однородной шихты для наплавки.

Аналогично были приготовлены еще 4

состава предлагаемой шихты с различным содержанием компонентов и состав по прототипу. В табл. 1 представлены составы испытываемых наплавочных шихт и шихта по прототипу.

0 Каждый из приготовленных гпставов шихты был наплавлен на плоские образцы из стали марки ст.З размерами 60x25x4 мм в одинаковом петлевом индукторе высокочастотной установки ВЧИ-бЗ/0,44. Высота наплавленного слоя составила 1,1-1,2 мм.

5 Каждым из приготовленных составов наплавлено по 10 образцов.

Наплавленные образцы подвергались сравнительным испытаниям по следующим показателям;

твердость по HRC определялась в соот0 ветствии с ГОСТ 9613-56;

относительная износостойкость направленных сплавов определялась на машине Х4-Б в соответствии с ГОСТ 17367-71; склонность наплавленного сплава к

5 хрупкому разрушению определялась по числу ударов до полного разрушения в соответствии с методикой, разработанной Ростовским-нз-Дону НИИТМом.

Сущность методики заключается в том,

0 что на вертикально установленный, наплавленный и заточенный под углом 20° образец наносится серия ударов свободно падающего бойка, сила ударов которого остается постоянной в течение всего цикла испытаний.

5 Разрушение лезвий с притуплением 0,2 проводилось при контакте с контртелом твердостью HRC 18. Склонность твердого сплава к хрупкому разрушению определялось по числу ударов до полного разрушения.

0 В табл. 2 представлены результаты сравнения свойств предлагаемой и известной шихты,

Из табл. 2 видно, что введение железной окалины совместно с карбидом бора и

5 высоколегированным сплавом позволяет повысить износостойкость и твердость наплавленного сплава.

Содержание железной окалины менее 4 мае, % не обеспечивает существенного улуч0 шения прочностных свойств, а увеличение содержания железной окалины более 10 мае. % приводит к увеличению хрупкости наплавленного сплава, хотя износостойкость и твердость достаточно высоки.

5 Таким образом, использование предлагаемой шихты позволяет повысить твердость, износостойкость наплавленного сплава, в результате чего увеличивается

срок службы деталей, изготовленных из качественной стали в 2-3 раза.

Формула изобретения Состав шихты для наплавки, содержащий твердый сплав, карбид бора, отличающийся тем. что, с целью повышения

износостойкости и твердости, он дополнительно содержит железную окалину при следующем соотношении компонентов, мас.%

Железная окалина Карбид бора Твердый сплав

4-10 4-9 Остальное

Таблица 1

Использование: индукционная износостойкая наплавка. Сущность изобретения: шихта содержит компоненты, мас.%: железная окалина 4-10; карбид бора 4-9; твердый сплав остальное. Введение в состав железной окалины обеспечивает получение высокодисперсной заэвтектической структуры

Таблица 2