Состав порошковой проволоки Советский патент 1977 года по МПК B23K35/368 

Изобретение относится к упрочнению породоразрушаюшего инструмента износоударостойкими покрытиями, например, для арми рования зубьев шарошек буровых долот. Буровые допота работают в условиях ин тенсивного абразивного износа и активных ударных нагрузок. Основной целью наплав ки зубьев долот является повышение их аб- разивной и ударной стойкости. В настоящее время армируют все зубья долота твердым сплавом - релитом. Однако испытания долот показывают целесообразность армирования лишь тыльной части шарошек. В результате анализа состояния отработайных долот было установлено, что причнной снижения стойкости испытанных долот явилось наличие на боковых гранях венцовых зубьев хрупкого армированного слоя с большим количеством макронеоднородностей и дефектов, которые снижают работоспособность армированного слоя. Зубья шарошечного долота при бурении твердых по- род подвергаются действию ударных нагрузок, абразивному износу и многократному иклическому нагреву в ох 1аждению. Поэто у наиболее приемлемыми для наплавки енцовых зубьев шарошечных долот являю я материалы, применяемые для упрочнения{ тампов и режущих инструментов, работаМих в условиях.значительных циклически зменяюшихся температур, ударов и удель- ых давлений. Известна шихта для наплавки 1J , соае ашая следующие компоненты, вес. % : Ферровольфрам 25-32,5 10-13 Феррохром 2-2,7 Ферроборал 12-16 Феррованадий 2- 5 Ферротитан 2-4 14-18 Плавиковый шпат 18-22 Мрамор Известна также порошковая проволока 2, содержащая следующие компоненты, ес. %: Ферромарганец0,2-0,5 Фoppoкpe ший1,6-2,3 Хром (в виас рохрома)5,5-8,5

ФерровольфрамS-8,3

Феррованадий1-3

Ферромолибден0,6-1,5

Кремнефтор истый

натрий1,2-2,2

Никель0,4-4

Стальная оболочкаОстальное

Однако наплавленный известными составами слой имеет невысокую стойкость к абразивному изнашиванию,

С целью повышения износостойкости и качества наплавленного металла, работаюш.е в условиях абразивного износа, динамических нагрузок и термоциклического воздействия, шихта дополнительно содержит ферро бор и графит при следующем соотношении компонентов проволоки, вес. %:

Ферромарганец1-1,5

Хром14,5-15

Ферровольфрам17-18

Феррованадий3,8-4,5

Ферробор1,6-2

Графит2-2,5

Кремнефтористый

натрий1-2

Малоуглеродистая

стальная оболочкаОстальное.

Указанный состав порошковой проволоки является оптимальным в применении к наплавке венцовых зубьев буровых долот и n6ecne4K30iei химический состав наппавлен- чого слоя в слеауюш.их границах , вес. %: Углерод1 -1,3

Хром13-15

Марганец0,8-1,2

Вольфрам14-16

Ванадий1,8-2

Кремний0,2-0,6

Бор0,1

ЖелезоОстальное

Исключение из шихты кремния вызвано тем, что при цементации кремний снижает скорос-ть диффузии углерода. Это затрудняет или полностью исключает поверхностное науглерах :ивание наплавленного слоя, что недопустимо, так как шарошки долот после наплавки поцвергаю-тся цементации и закалке,

Действие кремния в качестве раскислителя вполне заменяется марганцем, которы

также обладает высокой раскисающей способностью.

В предложенном составе шихты отсутствет никель и повышено содержание марганца Зямена никеля марганцем вызвана его меньшей стоимостью, поскольку действие мар1ЦсЗ, и никеля аналогично. Увеличение содержания марганца в наплавленном слое и сооветственно ферромарганца в шихте свыш.е

указанного приводит к росту зерна при нагреве, что неблагоприятно сказывается на свойствах наплавленного слоя: увеличиваетс хрупкость и снижается стойкость к ударным нагрузкам.

Присутствие ферробора в шихте приводит к увеличению абразивной стойкости слоя Вследствие образования боридной и карбо- боридной фаз. Увеличение содержания бора в наплавленном слое свыше приведенного приводит к значительному уменьшению ударостойкости в результате появления хрупких карбоборидов и боридов, расположенных по границам зерен, происходит увеличение химической неоднородности по хрому между фазами, уменьшается содержание хрома и вольфрама в твердых избыточных фазах, а также степень легирования аустенита.

Для сохранения степени легированности аустенита и повышения количества карбидов, а соответственно и износостойкости, в шихту введено дополнительноз количество хрома, ферровольфрама и графита.

Введение дополнительного количества хрома и ферровольфрама позволяет увеличит стойкость наплавленного слоя к действию многократного циклического нагрева и охлаждения.

Увеличение феррованадия в шихте обеспечивает легирование слоя ванадием, который обладает большей карбидообразующей способностью, чем хром и вольфрам. Образование карбидов ванадия приводит к повышению стойкости слоя к воздействию абразивной износостойкости слоя. Помимо всего прочего ванадий, обладая раскисляюшей и дегазируюшей способностью, предотвращает образование пор в наплавленном слое.

Увеличение содержания феррованадия в шихте свыше указанных пределов приводит к дальнейшему повышению износостойкости, однако ударостойкость при этом падает и в наплавленном металле появляются горячие трещины.

Армированный (наплавленный) слой, полученный предложенной порошковой проволокой, по сравнению с известной, имеет большую абразивную износостойкость, стой кость к циклическим ударным нагрузкам и к циклическому нагреву и охлаждению.

Формула изобретения

Состав порошковой проволоки, состоящий из малоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей ферромарганец, хром, ферровольфрам, феррованадий, Кремнефтористый натрий, о т л и-

56

ч а ю щи и с я тем, что, с целью повы-Графит2-2 5

шения износостойкости и качества наплав-Крекшефтористый

ленното мета.тта, работающего в условияхнатрий1 2

абразивного иаттоса, динамических нагрузокМалоуглеродистая

и термоциклкческого воздействия, шихта до- | стальная оболочкаОстальное

полнительно содержит ферробор и графит приИсточники информации, принятые во вниследующем соотношении компонентов соста-мание при экспертизе:

ва проволоки . вес %:1. Авторское свидетельство СССР

Ферромарганец1,0-1,5№ 365228, М.. Кл. В 23 к 35/360 от

.5-15101971 г. (аналог).

Ферровольфрам17-182. Авторское свидетельство СССР

Феррованадий3.8-4.5№ 319173, М.. КлГ В 23 К 35/368 от

Ферробор1,6- 21970 г. (прототип).

543479