CS233720B2 - Method of application of hard coating on the surface of ferroneous alloy - Google Patents

Method of application of hard coating on the surface of ferroneous alloy Download PDF

Info

Publication number
CS233720B2
CS233720B2 CS814844A CS484481A CS233720B2 CS 233720 B2 CS233720 B2 CS 233720B2 CS 814844 A CS814844 A CS 814844A CS 484481 A CS484481 A CS 484481A CS 233720 B2 CS233720 B2 CS 233720B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
hard coating
chromium
carbide
hard
vanadium
Prior art date
Application number
CS814844A
Other languages
English (en)
Inventor
Harry J Brown
Original Assignee
Union Carbide Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Union Carbide Corp filed Critical Union Carbide Corp
Publication of CS233720B2 publication Critical patent/CS233720B2/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/32Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550 degrees C
    • B23K35/327Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550 degrees C comprising refractory compounds, e.g. carbides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/04Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

Vyeniez se týká způsobu nanášení tvrdého povlaku na povrch slitiny na bázi železa.
Zejména se vynález týká nanášení tvrdých povlaků na podklady na bázi železa za užití materiálů obsahuUících jak'karbid vanadiu, tak karbid chrómu jako látku pro vytvoření tvrdého povlaku.
Nanášení tvrdého povlaku je velmi dobře známým postupem, který záleží v podstatě v tom, že se na podklad ze základního kovu, například na legovaný podklad na bázi železa nanáěí povlek kovu, který je značně tvrdší než základní kov. Tohoto postupu se užívá v mnoha aplikacích pro zlepšení tvrdosti a odolnosti základního kovu pro1t± opotřebení nebo otěru. Například vrstva tvořící tvrdý povlek může být tímto postupem nanesena na povrch různých strojních souučásí, vystavených opotřebení, jako jsou řezací nástroje, kladiva . apod., a na zuby zařízení pro přemísťování půdy a pro hloubení.
Dosud byly oaatriály pouuité pro vytváření tvrdého povlaku voleny většinou ze skupiny karbidů kovu a ze směsí karbidů kovu, například karbidu wolframu, titanu, tantalu, ohromu, vanadu a zirkonu, které jsou uvedeny - příkladem. tyto maatriály tvořící tvrdý povlak se ukázaly uspokojivými ve většině aplikací, kde měla být dodána kovovým podkladům zvýšená ' odolnost proti opotřebení a nárazu.
V posledním* letech tyl karbid wolframu nejužívanějším maaeriálem pro vytvoření tvrdého povlaku, a to v důsledku jeho znameenté tvrdootl a vlastnoseeo v ohledu opotřebení. Avšak karbid wolframu je náklad rým ea<^]^:iá]^(^m pro vytvoření tvrdého povlaku a má určité omeeznn. Například v důsledku vysoké hustoty karbidu wolframu je zapotřebí poměrně velké hmoonnoti tohoto oaatriálu, aby se dosáhlo přiměřeného opatření kovového podkladu tvrdým povrchem.
Ve snaze překonat tato omezení bylo navrženo pouuíveX soOěí karbidu wolframu s jinými karbidy kovů, jako karbidem vanadu a karbidem -chromu, jako maatriálu pro vytvoření tvrdého' povlaku. Do nedávné doby tyly tyto m^ae^x^iály pro vytvoření tvrdého povlaku připravovány tím, že se mechanicky navzájem seííily jemně rozdělené částice kovových karbidů se vhodným pojivém nebo bez něho.
V USA patentním spise č. 4 055 742 (H. j. Brown et al.) je popsán zdokonalený postup pro opatření kovového podkladu tvrdým povlakem, podle kterého se jemně rozdělený částicový mtnI^iι^:L z chemicky vázaného vanadu a uhlíku, eaajcí wolfram v pevném roztoku, ukládá ne povrch podkladu.
Zvváštní výhodou tohoto zlepšeného postupu je okolnoot, že ma^ridl sestávaaící z pevného roztoku VC-WC nemá sklon migrovat do roztavené hmoty kovu, nýbrž spíše se v ní rozloží v podetatě rovnoměrně s tío výsledkem, že ztuhlý nános jeví znamoentou tvrdost a znameenté vlastnosti v ohledu odolnooti opotřebenn.
USA patentní spis č. 4 162 392 (H. j. Brown et al.) popisuje jiný zlepšený postup pro vytvoření tvrdého povlaku na kovovém podkladu, podle kterého se užije je^mně rozdělený cový OB^riá! chemicky vázaného vanadu, wolframu, a uhlíku v Umo0nrotnícU poměrech 0,75 VC až 0,25 WC, společně s asi 5 až 40 Umo0nnstnícU - procent karbidu chromu. Karbid chrómu může být v ma^^álu přítomen jako volný karbid nebo může být částečně nebo úplně chemicky vázán s tuhým roztokem - VC-WC. Tento οθ^γ^Ι pro vytvoření tvrdého povlaku je také schopen vytvořit povlak, který má znameenté vlastnooti v ohledu odoonnoti proti opotřebení, jež jsou přinejmenším srovnatelné s vlastnostmi dosaženými použitím pouze karbidu wolframu, avšak při značně snížených nákladech v důsledku toho, že - se užije poměrně velkých meooství levnějších karbidů chromu.
Bylo by vysoce vítané pouuít i větších eenoství karbidu chroou v částioovéo OBatriálu, až na tu skutečnost, že když tento o^atriá! pro vytvoření tvrdého povrchu se nanese ne ko3 vový podklad za užští běžných technik elektrického svařování, klesá odolnost výsledného nánosu proti otěru prudce se zvýšením mnnosSví karbidu chrómu nad 40 hnoonootních procent částicového materiálu. Přesný důvod pro tuto náhlou změnu v odolnooti proti otěru není jasně srozumitelný, neboť se současně zjistilo, Se tvrdé povlaky, uložené použitím obvyklé techniky svařování plemenem za použití stejného částicového materiálu s vysokým obsahem karbidu chrómu jeví znamenKou odolnost proti otěru, srovnatelnou s povlaky vytvořenými
Proto je důležitým účelem vynálezu udet zdokonalený způsob vytváření tvrdého povlaku ze pouustí materiálu obsah^ícího karbid vanadu a chrómu v pevném roztoku pro vytvoření tvrdého povrchu maaícího zname^tou tvrdost a odolnost proti opotřebení.
Dalším účelem vynálezu je udat zdokonalený způsob vytváření tvrdého povlaku za pouustí materiálu obsahuuícího karbid vanadu a karbid chrómu v pevném roztoku za účelem vytvoření povrchu s tvrdým povlakem obvyklými technikami svařování plamenem nebo elektrického svařování, kteréžto povrchy by měly zname^tou tvrdost a . zname^tou odolnost proti opotřebení i v těch případech, kdy pro nanášení tvrdého povlaku obsahuje převážně karbid chrómu.
Shora uvedených i dalších účelů a výhod vynálezu se dosáhne způsobem opatřování kovového povrchu, například slitny na bá’2i železa, tvrdým povlakem podle vynálezu, Jehož podstata spočívá v tom, že se na tomto povrchu vytvoří roztavená kaluž, která obsahuje uvedenou slitnu na bázi železe, a do této roztavené kaluže se uloží pevná sloučenina vytvářející tvrdý povlak a . obsehuujcí chemicky vázaný vanad, chrom a uhlík v hmoonno-tních pom^i^ech mmzi 80 až 20 % VC a 20 až 80 % Cr3C2.
Podle výhodného provedení způsobu podle vynálezu obsahuje materiál . vytvářející tvrdý povlek kov zvolený ze skupiny sestávající z kobaltu, železe, niklu a molybdenu, nebo jejich sís^:í v množ^ví v rozsahu od stop do 15 hmootnotních procent celkové sOsí,.
Podle dalšího provedení způsobu podle vynálezu je sloučenina pro vytvoření tvrdého povlaku v podobě za studená lioovaného a spékaného pevného materiálu v částcoovém tvaru.
Podle ještě jiného provedení způsobu podle vynálezu obsahuje sloučenina pro vytvoření tvrdého povlaku převážně karbid chrómu v tuhém roztoku s karbidem vanadu, přičemž vazby mezi uvedeným povrchem a’sloučeninou pro vytvoření tvrdého povleku se dosáhne technikami elektrického sváření.
Způsob podle vynálezu ueooňuue, aby místo pouužtí nákladného karbidu wolframu, kterého je kromě toho zapotřebí v poměrně velkém oDnožítO, byl na povrchu slitnny na bázi železa vytvořen tvrdý povlak s použitím karbidů vanadu, chrómu a uhlíku.'Tento tvrdý povlak má znaeeníté vlastnosti, pokud jde o tvrdost a odolnost proti opotřebení, a to při značně snížených nákladech. Kromě toho nezáleží na tom, jaké techniky svařování se při vytváření tvrdého povlaku použSjn.
Karbid vanadu, který je přítomen ve shora uvedeném materiálu pro vytvoření tvrdého povlaku, je označen jako VC, kdežto ve skutečnooti je uhlík udržován na takové úrovni, že výsledný karbid je VC 8g nebo poněkud vyšší, aby byl vzat zřetel na určité tduUUičnní.
Ve shora uvedené formu ui znamená, stejně jako v následnících obdobných údajích v popisu, číslice napsaná pod řádkou procento přidruženého prvku ve sloučenině. V přítmnném případě jde o defektní strukturu a uhlík nad 0,89 není vázán.
Vynniez bude nyní ' popsán podrobnnSi se zvláštním zřetelem na í^o^1^<^mLkrografy v přiložených výkresech, které znázorn^í analýzy elektronovým eikrtsnemkee pro návary připravené za pouŽSLL:í materiálu pro vytvoření tvrdého povlaku, obsahnícího karbid vanadu a chrómu v pev233720
vým mikrosnírnkem pro návar, provedený běžnými technikami elektrického svářeni za použití materiálu pro vytvoření tvrdého povleku obsahujícího 96(80VC gg ŽOCc^^^M-SMo; obr. 2a až 2f znázorňují při 400násobném zvětšení analýzu elektronovým m.kros^nm^k^<^m pro návar, provedený podobným způsobem, avšak s maaeriálem vytvářejícím tvrdý povlak a obsahujícím 96(2VVC θθ 75CrjC2)2Ni-2Mo; obr. 3a až 3d představují při 800násobném zvětšení analýzu elektronovým mikrosnímkem pro návar provedený podobným způsobem, avšak s maaeriálem pro vytvoření tvrdého povlaku, který obsahuje 7 5VC g 25CrjC2; obr. 4a θ až 4d představují při 800násobném zvětšení analýzu elektronovým mikrosnímkem pro návar vytvořený podobným způsobem, avšak za poušití mať^i^jLálu pro vytvoření tvrdého povleku, obsahuuícího 25VC g 75Сг£Сг; obr. 5e až 5d představují při 800násobném zvětšení analýzu elekrronoým mikrosnímkem pro návar vytvořený podobným způsobem, avšak za pouužtí ma^^álu pro vytvoření tvrdého povleku, obsah^ícího 50VC *g SCCr^Cgj obr. 6a až 6f zoázžrňuuí při 500násobném zvětšení analýzu elektronovým mikrosnímkem pro návar vytvořený obvyklými technikami sváření plamenem za použití eateriάlu pro vytvoření tvrdého povleku obsahiuícího 25(V θθθ 2g C+3%Cc)-75 Cr^Cgj obr. 7a až 7f znázorňuuí při 500násobném zvětšení analýzu' el©Hronovým mikrosnímkem pro oávar vytvořený se steniým pro nanesení tvrdého povlaku, použitým pro přípravu návaru znázorněného v obr. 6a až 6f, avšak v tomto případě za pouužtí obvyklých technik elektrického svařování.
Ma^erá! pro vytvoření tvrdého povlaku, používaný při provádění vynálezu, může být připraven různými technikami dobře známými v přísluOném oboru. Nappíklad lze na^riá! vytvářeeící tvrdý povlak získat vzájemným smísením Jemně rozdělených částic surových mat^J^iálů, například vanadu, chrómu, uhlíku, niklu a molybdenu v přiměřených stecUioeettických enožiSvích, tato smíchaná Sásticová směs se lisuje za studená do tvaru mílých pelet a pelety se pak rozdrtí. oa gra^i^].e. Granule se spékají ve vakuu nebo v inertní atmooféře při vysokých teplot^h napří^^ kolem 1 400 °C a po dobu ^sta^ěno^ aby granule se navzájem spekly nebo stavily. Jiná možnot je připravit eettxΊιSl vytvářející tvrdý povlak roztavením smíchané částicové sí^£^:i v elektrické obloukové peci na vysokou teplotu a pak r^i^<^i^rt.t ztuhlý výrobek ne tvar jemně rozděleného granulovaného ma^e^lu pro ^tváření tvrdých povlaků.
Způsob pro vytváření tvrdého povlaku podle vynálezu je poиuiteloý se známými . technikami sváření plamenem a elektrického svářenO, například sváření plynovým plemenem, sváření obloukem a jirými postupy popsanými například v IMater Cbert žf Weeding Processes - Amíeičao Weediog Society (1969), za p^L^UiL^2Í vhodných tavidel, jako Je ýsličoík křerniičtý, mangan nebo borax.
Způsob vytváření tvrdých povlaků podle vynálezu může být také použit ve spojení se známými povlékacími technikami nebo rozprášením plazmovým plemenem. ·
Zvlášt výhodným provedenímθvynálezu jsou ty postupy vytváření tvrdého povrchu,θkteré spočívají v tom, že se vytvoří kaluž roztavené slitOry oe bázi železa, například oceli, oe podkladu e že se částice, . například granule ísae^á^ pro vytvoření tvrdého povlaku, majcí například rozměr asi 1,68 mm až 0,177 m spouutí do této kaluže, čímž se po ztuhnutí kaluže vytvoří usazenina tvrdého povlaku, která sestává z ocelové základní látky, ve které jsou rovnoměrně rozloženy a tam vázáoy částice ma^e^iálu pro vytvoření tvrdého povlaku podle vynálezu. Příklady takové praxe jsou objemové techniky TIG (Tuogeo Ioerg Gas - Wožfram, ioertoí plyn) a MIG (^et^^l Ioert Gas - kov, ioertoí plyn), kde se ma^erá! pro vytvoření tvrdého povrchu spouutí do mnUí kovové kaluže.
Při opatřování kovových podkladů tvrdým povlakem podle vynálezu shora uvedenými běžnými technikami dochází k metalurgickému vázání kovového podkladu a naneseného eattriάlu pro tvrdý povlak.
Výsledný povlak tvořící tvrdý povrch je základní hmota ze železa oebo z oízCžlegžláoého kovu oe báziθželeza, ve které částice Íaatriálu pro vytvoření tvrdého povlaku podle vynálezu Jsou uloženy eθealurgicCžU vazbou.
Při uloženi ne vysoce legovaný podklad, jako je Hodfleldove ocel, vytvoří materiál pro vytvoření tvrdého povlaku podle vynálezu povrchový povlak, který je méně odolný proti opotřebení než v případě nízkolegovených· ocdí. Bylo věak zjištěno, že odolnost proti otěru může být zlepšena mechanickým zpevněním povrchu.
• ‘ Vynález bude nyní vysvětlen na několika · příkladech p^rovedenn.
Přikladl
Pro získání za studená lisovaného spékaného mвeeriálu pro vytvoření tvrdého povlaku bylo použito následujících mattriSlů obsahujících 96 hmoonnotních procent (80 % VC g % Cx^), 2 % Ni a 2 % Mo; ' ’ . (a) 487,1 gramů obchodně , dostupného maetriSlž obselmUícího smísený · VgC+VC, o velikosti • 0,208 mm a menší s následující analýzou: 84,55 % 7, 13,62 % C, 1,1 % O, · zbytek vlhkost a náhodné nečistoty;
(b) 42,2 gramů grafitového prášku o velikost!·· 0,0 53 mm a menSÍ;
(c) 13,0 gramů niklového prášku, stupen 123;
(d) 13,0 gramů prášku kovového molybdenu 4 ,um;
(e) 1013,7 gramů kovového chrómu o velikosti 0,208 mm a jemnněší. Chrom měl sáslvdující analýzu: 99,48 %‘Cr a 0,52 % O.
Prášky byly umístěny do dvou-quartového kulového mlýnu se 4 550 g kuliček o průměru 12,7 mm a otáčení se provádělo při 110 ot/min po dobu 88 hodin. Po 88 hodinách mletí byl . mattriSl vylisován do pelet v zápuutce o.průměru 50,8 mm při zatížení padesát tun. Pelety byly rozdrceny na gra^v^l^e. Granule byly umístěny do grafitových vaniček a uloženy do vakua při t^totě 1 400 °C po dobu ďvou hodin. Granule byly navzájem sla^ spsjesy, avSak daly se snadno o^č^děit v ζelieSvéém drriči. Kromě obsahu Ni byl mte^I^i.e:L vytvořen z chemicky vázaného vanadu, chrómu, molybdenu a uhlíku. Tento maetviál měl následnicí analýzu v hmoonnotních procentech: V = 62,21 %' Mo = 1,99 %
Cr = 16122% C = 15,09 %
Fe =1,10% 0 = 0,25 %
Ni = 2,00% N = 0»,^(5 %
Za etudena Hoovaný a spékaný materiál, řiprfvvnný, aaк shorapopopno, byl pououž j.ako mte^l^rι^:L pro tvrdý povlak. Přídavné zrnění bylo také vyvoláno měněním mnnožtví ^^3C2 a následujícím zpracováním:
Pro povlaky elektricky navařovené tyly granule o velikosti 12 x 0,59 mm zavedeny do trubky z měkké oceli o délce 30-4,8 mm, vnějším průměru 2,35 mm a vnitřním průměru 4,820 mm. Granule činily p^iHi^á^n^ě 45 % hmoonnotních tyče. Tyč byla tavena ze účelem elektrického navaření a uložena ne želenném podkladu při užití proudu stejnosměrného o intenzitě 180 ampérů stejnosměrného proudu. Pro navaření plynovým plamenem tyly granule o velikosti .
0,50 mm x 0,177 mm podobně zavedeny do trubky z měkké oceH, opatřeny tavidlem pro tavení pro k^s3.k]^(^£^<^<^,^éyenoaý^m plamenem a uloženy ·oxyacetylenovou technikou s minimálním proniknu- tím na podkladu z měkké oceli neuhličovecím plamenem.
Výsledné povrchy opatřené tvrdým povlakem tyly zkoušeny na odolnost proti otěru za uži» tí zkouěky na opotřebení a na otěr kaučukového kola pískováním. Zkouška na opotřebení a otěr , probíhá takto:
Ocelový podklad s ní zlým obsahem uhlíku s rovným povrchem i o rozměrech
26,4 mm x 76,2 mm x 12,7 mm tyl opatřen tvrdým povlakem tím, že se na něj mo^d^íl maaeelál, vytvářející tvrdý povlak a povlečený povrch tyl neplocho obroušen. Neoprenový okrouhlý kotouč o vnějším průměru 231,775 mm a o tloušíce 12,7 mm (přístroj pro měření tvrdosti podle Shorea A 50-60) tyl použit tak, že povrch opatřený tvrdým - povlakem tyl tlačen silou 5,244 kg proti neopranovámu kotouui. Křemenný písek tyl v nadbytečném mnnoství zaváděn mezi neoprenový kotouč a povrch opetřený tvrdým povlakem, přičemž neoprenový kotouč byl otočen 200 otáčkami při rychlooti 200 ot/min. Zkoušený vzorek tyl vážen před uvedeným úkonem a po něm, až při opakovaných zkouškách tylo dosaženo konstantní ztráty hmoonnoti a tato ztráta hmotnost tyle použita - jako míra odoonooti proti opotřebení a otěru. Výsledky získané v těchto zkouškách jsou sestaveny v tabulce I.
Tabulka I
svarový vzorek složení zrna návar tvrdost návarů podle A· RockwwHa zkouška na otěr a opotřebení ztráta bmtnoosi (g)
A 96ÍB0VC 20^-^2)2Ν12Μθ plynem 87 ,7 .022
. B 96(8070 20Cr3C5)2N12Mo elektricky 84,3 .030
C 96Í25VC 75Cr3C2)2N12Mo plynem 84,9 .017
D 96(2570 75Cr3C2)2N12M<o elektricky 82,9 .018
Z tabulky I je patrno, že mt^e^i^i^íl pro vytváření tvrdého povleku podle vynálezu dává tvrdě povlečené povrchy, které mmaí znamenKé vlastnosti v - ohledu tvrdooti a odoonooti proti opotřebeni Kromě toho je patrno, že tvrdost a odolnost proti opotřebení u výsledných náverů jsou v podstatě stejné v celém rozmezí přísad karbidu chrómu, tj. 20 až 80 % při užití svařovacích technik jak s plynovým plamenem, tak i elektrických. Ve zvláštním případě svarového vzorku D připraveného ze užití oateriálž vytvářejícího - tvrdý povlak a obsahuuícího převážně karbid chrómu (žádný wolfram), je - odolnost proti opotřebení u návaru stejně dobrá jaké se dosáhne sa sten^ým maaeriálem při užiaí technik svařování plynotym plamenem. Hodnoty tvrdooti všech zkoušených návarů jsou také v podstatě stejné pouze s nepatrným snížením tvrdoosi u těch návarů, které byly připraveny za užl.tí větších Ιο^ο^ιο^Ι podílů karbidu chrómu.
tyla také získána anaLýza elektronových mLkrosnímků náverů tvořících tvrdý povlak a připravených ve shora uvedeném příkladu. Tato analýza sestává v zásadě ze dvou typů obrazů, tj. elektronových obrazů a obrazů paprsky X.‘Elektronový obraz mapuje schopnost vysílání elektronů vzorkem při buzení elektronovým paprskem a vytvořené obrazové signály se pDuužjí pro vytvoření mikroog^afů, které jsou geometricky podobné optickým mikrografům. Avšak výhodou této analýzy podle vynálezu je, že C^2^1^n^4^βen2Í ob^aa! ne mikro^^ech se vztahyí na změny oottriálž ve vzorku.
Obraz sejmutý paprsky X dává rozložení jediného prvku znázorněného na mikroografů. Obraz je složený z velkého počtu bodů a rozložení těchto bodů vyznačuje koncentraci určitého prvku v sejmuté oblaati.
Obr. 1a znázorňuje při 400násobnérn zvětšení elektronový obraz návarů vytvořeného elektrcdým svářením ze pouužaí oвteriálž pro nanesení tvrdého povlaku, obí^i^l^t^ující^ho 96 % (80VC Q9 20СгзС2) 2 % N.i . 2 % Mo. Tento návar je svarový vzorek B v tabulce I. Na obr. 1b ež 1f jsou znázorněny pMsluŠné obrazy vytvořené paprsky X pro V, popřípadě Cr, popřípadě Fe, popřípadě Mo a popřípadě Ni. Z této analýzy je zřejmé, že chrom má sklon se homogenně rozptylovat v návarů a váže se se železem pro vytvoření karbidů železe. Na druhé straně - vanad nejeví vůbec žádný sklon vázat se se železem ze základního kovu. Nikl - a molybden mm^ oba sklon se homogenně rozppelie skrze návar.
Obr. 2a znázorňuje ve 400násobném zvětšení elektronový obraz návaru vytvořeného elektrickým svěřováním za užití maatriálu pro vytvoření tvrdého povlaku obsahujícího 96 % (25VC gg 75Cr-jCg) 2 % Ni - 2 % Mo. Tento návar je svarový vzorek D v tabulce I.
V obr. 2b ai 2f jsou opět znázorněny příslušné obrazy vytvořené paprsky X pro V, popřípadě Cr, popř. Fe, popř. Mo, popř. Ni. Z této analýzy je však zřejmé, ie větší podíl chrómu se místo toho snaží vázat s vanadem v pevném roztoku za vytvoření sraženin karbidu VCr. Nikl a molybden mají sklon se rovnoměrně rozptýlit do návaru·
Je významné si věimnout toho, ie zatím co tvrdost a odolnost proti opotřebení.u návarů tvořících tvrdý povlak se v p^c^s^tatě nemění se zvýšenými .hmoonootními poměry karbidu chrómu v maatriálu tvořícím tvrdý povlek, zřejmě doclhizzí k přechodu v mikrostruktuře návaru. Jak je patrno na obr. 1a ai 1f pro nízké poddly Cr^Cg, váie se chrom . se ielezm za vy tvoření poměrně měklých karbidů železa. Znammentá tvrdost a odolnost proti opotřebení u těchto návarů je zřejmě vyvolána poměrně velkým mncjostvím karbidu vanadu, který je přítomen v návaru. Na druhé straně, jak je patrno na obr. 2e ai 2f, se pro vysoké podíly Cr^Cg chrom nyní váie s méně bohatým vanadem v maatriálu pro vytvoření tvrdého povlaku za vytvoření tvrdých karbidů vanadu a chrómu v pevném roztoku spíše nei relativně měkkých karbidů ieleza. Konečný výsledek je takový, ie kdyi nastane tento přechod mitrostruktury návaru, pak . sklon chrómu pro tvoření VCrC zřejmě komppnzuje ochuzení karbidu vanadu v mať^e^iálu tvořícím tvrdý povlak a tvrdost a odolnost proti opotřebení u výsledných návarů zůstanou neočekávaně beze změny.
Je tak patrno, ie opatření oízkslegsvjoýcU podkladů na bázi ieleza tvrdým povlakem může být dosaieno způsobem podle vynálezu s výsledky v podstatě stejnými při uži^tí ma<^i^iálu pro vytvoření tvrdého povleku, který obsahuje převáině karbid vanadu nebo karbid chrómu nebo v podd^tě stejné poddly obou těchto karbidů. Z hlediska výrobních nákladů je zřejmě výhodné pouuít oajeriálu tvořícího tvrdý povlek a obsahuuícího většinou Cr^Cg, který je levnější.
Příklad 2
Roztavený meate^! pro vytvoření pevného podkladu, obsahuujci podle hrnoonnsti 75VC g 25CrjCg byl připraven z následnících maatriálů:
(a) 27,02 gramů obchodně dostupného maatriálu obsah^ícího ve soísÍ VgC + VC o veeikooti 3,36 mm a menní a ^eaí^<^:í oásleíující analýzu: 85,90 % V, 13,01 % C, 0,068 % O;
(b) 2,99 gramů grafitového prášku o velikosti 0,74 mm a menní;
(c) 8,12 gramů elektrolyticky získaného kovového chrómu o velikosti 0,147 mm a měrní.
Prášky byly smíchány dohromady převracením v bubnu a pak vylisovány na peletu o průměru 19,05 mm.
Peleta byla umístěna do nestravitelné obloukové tavící pece na mmděnou nístěj chlazenou vodou. Komora byla evakuována a peleta tyla tavena obloukem za pouuití wolframové elektrody proudem 175 A. Peleta byle pak rozdrcena na velikost Jednak 1,68 mm x 0,50 mm a jednak 0,50 mm x 0,177 mm.
Roztavená zrna připravená shora uvedeným způsobem a při užití různých onnSítví Cr^Cg tyla použita jako mati^l^i^^L pro vytvoření tvrdého povleku následujícím způsobem:
Pro návary vytvořené elektrikým svařováním tyly granule o velikosti 1,68 mm x 0,50 mm zavedeny do trubky z měkké oceli o délce 304,8 mm, vnějším průměru 6,35 mm a vnitřním průměru 4,82 mm. Granule činily přibliině 45 % hooSnostnícU tyče. Tyč tyla tavena za účelm vytvoření návaru elektrccým svařováním a uloiena ne ielezném podkladu při pouuití stejno233720 β
směrného proudu o intenzitě 180 A stejnosměrného proudu· Pro návary vytvořené svařováním plynovým plamenem byly granule o velikosti 0,50 mm x 0,177 mm podobně zavedeny do trubky z měkké oceli a taveny pro svařování kyslíko-ečetylenovým plamenem a uloženy kyslíko-acetylenovou technikou s minimálním průnikem na podkladu z měkké oceli nauhličovacím plamenem.
Výsledné povrchy opatřené tvrdým povlakem tyly zkoušeny na tvrdost a na odolnost proti opotřebení a otěru. Zkušební postupy tyly stejné, jakých tylo užito v příkladu 1. Výsledky pokusu jsou udány v tabulce II.
Tabulka II
svarový vzorek složení zrna zdroj V návar tvrdost návarů podle Rockwella A zkouěka na otěr a opotřebení ztráta hmotnosti <g)
E 75VC 25Cr3C2 (V2C+VC) plynem 82,0 .033
F 75VC 25Cr3C2 (V2C+VC) elektricky 82,5 .015
G 50VC 50Cr3C2 FeV plynem 84,5 .025
H 50VC 50Cr3C2 FeV elektricky 82,7 .032
I 50VC 50Cr3C2 (v2c+vc) plynem 82,8 .018
J 50VC 50Cr3C2 (v2c+vc) elektricky 84,8 .008
К 25VC 75Cr3C2 (v2c+vc) plynem 79,8 .014
L 25VC 75Cr3C2 (v2c+vc) elektricky 82,6 .012
Z tabulky II je také patrno, že roztavený zrnitý materiál pro vytvoření tvrdého povlaku, připravený v tomto případě, také dává povrchy s tvrdým povlakem, jež mají znamenité vlastnosti v ohledu tvrdosti a odolnosti proti opotřebení. Tvrdost návarů a jejich odolnost proti opotřebení jsou v podstatě stejné v celém rozmezí přísad karbidu chrómu, tj. 20 až 80 % Cr3C2, za použití jak technik svařování plynovým plamenem, tak i technik elektrického svařování. Jak může být seznáno zejména ve svarových vzorcích I-L, zdá se, že odpor návarů proti opotřebení se poněkud zlepěuje 8 vyššími hmotnostními poměry karbidu chrómu, i když tvrdost zůstává v podstatě stejná. Hodnoty tvrdosti také vzrůstají, když se jako zdroje vanadu užije FeV.
Byla také získána analýza tvrdých návarů připravených podle příkladu 2 elektronovým mikrosnímkem. Obr. За znázorňuje při 800násobném zvětšení elektronový obraz pro návar připravený elektrickým svařováním za použití materiálu pro tvrdý povlak 75VC 2 5Сг3С2.
Tento návar je svarový vzorek F v tabulce II. Obr. 3b až 3d znázorňují příslušné obrazové mikrografy získané paprsky X pro V, popřípadě Cr, popřípadě Fe. Z této analýzy je patrno, že chrom má sklon se rozptylovat v podstatě rovnoměrně návarem a vázat se se železem ze základního kovu za vytvoření poměrně měkkých karbidů železa v základní látce sváru. Vanad jeví malý sklon se vázat se železem a je přítomen téměř výluěně v podobě karbidu vanadu.
Obr· 4a znázorňuje při 600náaobném zvětšení elektronový obraz svarového vzorku připraveného elektrickým svařováním za užití materiálů pro vytvoření tvrdého povlaku obsahujícího vyšší hmotnostní poměr karbidu chrómu, tj. 25VC^ 75Cr3C2. Tento návar je svarový vzorek L v tabulce II. Obr. 4b až 4d znázorňuje odpovídající obrazové mikrografy pořízené paprsky X pro V, popřípadě Cr, popřípadě Fe. Z této analýzy lze seznat, že u materiálu pro vytvoření tvrdého povlaku, obsahujícího převážně karbid chrómu, má vanad opět sklon se vázat s chromém za vytvoření tvrdého povlaku vanadu a chrómu v návarů. Jak železo, tak i chrom jsou v podstatě rovnoměrně rozptýleny svarovým vzorkem jako smíšený karbid.
V obr· 5a je znázorněn při 800násobném zvětšení elektronový obraz jiného návarů připraveného elektrickým svařováním za užití materiálu pro vytvoření tvrdého povlaku obsahu9 jícího stejná množství jak karbidu vanadu, tak i karbidu chrómu (50VC 500^0^). Tento návar je svarový vzorek J v tabulce II. Obr. 5b až 5d znázorňují příslušné obrazové: mikrografy pořízené paprsky X pro V, popřípadě Cr, popřípadě Fe. Je zajímavé seznat z této analýzy, že při přibližně stejných podílech karbidu vanadu a karbidu chrómu v materiálu tvořícím tvpdý povlek nestane nebo počne nastávet přechod v mikrostruktuře náveru. Chrom začíná se vázet s vanadem za vytvoření smíšeného karbidu vanadu a chrómu, jak lze snadno zjistit srovnáním mikrografů v obr. 5b a 5c. Železo ze základního kovu je opět v podstatě rovnoměrně rozptýleno svarem a váže se s chromém do tvaru smíěeného karbidu.
Příklad 3
Byla připravena řada přídavných náveiů a v tomto případě bylo použito materiálu pro vytvoření tvrdého povlaku obsahujícího karbid vanadu, wolframu a chrómu. Materiály pro tvrdý povlek, použité v tomto příkladu, tyly připraveny za použití bu5 40 hmotnostních procent nebo 75 hmotnostních piocent chrómu, který byl zeveden jednek jako mechanická směs zrn a také chemicky vázaný s karbidy vanadu a wolframu za použití přibližně 3 % kobaltu za účelem podpoření spékání. V obou případech byly materiály zavedeny do trubice z měkké oceli o průměru 4,073 mm, čímž vznikla svářecí týč. Svářecí tyče byly uloženy ne rovinné podkledy z nízkouhličené oceli o rozměrech 26,4 mm x 88,9 mm x 12,7 mm, a to svářecími technikami bu5 elektrickými nebo plamenem kyslíko-acetylenovým. Tvrdost podle Róck• wella e odolnost proti opotřebení otěrem u sverových vzorků byly měřeny stejným způsobem, jak bylo sbore popsáno. Výsledky jsou sestaveny v další tabulce III.
Tabulka III.
svarový vzorek složení prášku typ prášku ve svarovém prostoru návar tvrdost sváru podle Rockwella A zkouška na opotřebení otěrem, ztráta hmotnosti (g)
M é-OCr^Cg-bO (V.75W.25C+3%Co) mechanická směs plynem 77,9 67
N 40Cr3Cg-60 .75*.2504·3%0ο) mechanická směs elektricky 80,5 36
0 40Cr3Cg-60 (V.75W.25C+3%Co) v zrnu plynem 77,0 21
P 40Cr3Cg-60 (V.75W.25C+3%Co) v zrnu elektricky 79,3 40
Q 75Cr3Cg-25 (V.75W.25C+3%Co) mechanická směs plynem 82,1 21
R 75Cr3Cg-25 (V.75W.25C*3%Co) mechanická směs elektricky 79,3 251
S 75Cr3Cg-25 (ν.75».25Ο3%°0) v zrnu plynem 80,6 32
T 75Cr3C2-25 (V.75*.25C+3%Co) v zrnu elektricky 77,8 355
Ze shora uvedené tabulky III je patrno, že se dosáhne znamenitých výsledků přidáním hmotnostních procent Cr3Cg к materiálu pro vytvoření tvrdého povlaku, obsahujícímu VWC, za užití svařovacích technik jak elektrických, tak i plynovým plamenem· Bylo však zjištěno, že odolnost elektricky uložených svarů proti opotřebení se postupně zhoršuje, když se přídavek Cr3Cg zvýší nad asi 40 hmotnostních procent. Jak je patrno z tabulky III, jevily elektricky navařené povlaky vytvořené s materiálem obsahujícím 75 hmotnostních procent θΓ3^2 přibližně 10krát větší ztrátu tanotnosti při zkoušce na opotřebení otěrem ve srovnání s navařenými povlaky zhotovenými ze stejného mmttriálu pro vytvoření . tvrdého povlaku, avšak ze užití obvyklých technik svařování plamenem.
Mikrostruktura návarů zhotovených v tomto příkladu byla také analyzována kvθtintnivoě oa elekrronovém mikrosnímku. Obr. - 6a znázorňuje při ^OOnásobném zvětšení elektronový obraz návaru připraveného svařováním - plamenem za použití maatriálu pro vytvoření tvrdého povlaku obsahujícího chemicky vázané VWC se 75 % Cr3C2* Tento návar je svarovým vzorkem S v tabulce
III. Obr. 6b ai 6f znázorňují tdpotVdвjící obrazové mikrogrefy pořízené paprsky X pro Fe, popř. Cr, popř. V, popř. Co, popř. W. Z této analýzy je patrno, že opět vanad a chrom moaí sklon především se vázat do tvaru smíšeného karbidu místo k vy tvoření poměrně měktych karbidů železa při vysokých hmotnottních podílech přídavků karbidu chrómu.
Obr. 7a znázorňuje při 500násobném zvětšení elektronový obraz návaru připraveného za pouuiltzí stejného maatriálu vytváře^cího tvrdý povlak e obsahujícího VWC chemicky vázaný se 75 % C^Cg, avšak nanesený v tomto případě elektricým svařováním. Tento návar je svarovým vzorkem T v tabulce III. Jak je patrno pro odpo^í^ící obrazové mikrografy pořízené paprsky X v obr. 7d až - 7f pro Fe, popř. Cr, popř. V, popř. Co, popř. W, med! chrom a železo sklon se chemicky vázat pro vytvoření měkkých směsí karbidů železa vzdor přítomnc^si nadměrného mnoožtví chrómu v maatriálu pro vytvoření tvrdého povleku. Z mikrografu ne obr. 5d je také zřejmé, že wolfram je v podstatě rovnoměrně rozptýlen v železné základní hmooě.

Claims (4)

1. Způsob nanášení tvrdého povlaku oa povrch slitiny na bázi železa, vyznačujcí se tím, že ne tomto povrchu se vytvoří roztavená kaluž, která obsahuje uvedenou slitinu na bázi železa, a do této roztavené kaluže se uloží pevná sloučenina vf^vářeeící povlek a obsahujjcí chemicky vázaný vanad, chrom a uhlík v ^оо^о^и!^ poměrech mezi 80 až 20 % VC a 20 až 80 % Cr^.
2. Způsob podle bodu 1, vyz^ačUjcí se tím, že pevná sloučenina vytvářející tvrdý povlak obsahuje dále kov zvolený ze skupiny sestávající z kobaltu, železa, niklu a molybdenu, nebo jejich směsí v m^ož^ví v rozsahu od stop do 15 hmoonootních procent.
3. Způsob podle bodu 1, vyznačujcí se tím, že sloučenina pro ^tvoření tvrdého povlaku je v podobě za studená lioováného a spékaoého pevného moatrlálu v částkovém tvaru.
4. Způsob bodu 1 , vyznač Jící se tím, že sloučenina pro vytvoření - tvrdého po- vleku obsahuje převážně karbid chrómu v tuhém roztoku s karbidem vanadu, přičemž vazby mozi uvedeným povrchem e sloučeninou pro vytvoření tvrdého povlaku se dosáhne technikami elektrického sváření.
CS814844A 1980-06-26 1981-06-25 Method of application of hard coating on the surface of ferroneous alloy CS233720B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16314280A 1980-06-26 1980-06-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS233720B2 true CS233720B2 (en) 1985-03-14

Family

ID=22588666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS814844A CS233720B2 (en) 1980-06-26 1981-06-25 Method of application of hard coating on the surface of ferroneous alloy

Country Status (13)

Country Link
EP (1) EP0043103B1 (cs)
JP (1) JPS5744494A (cs)
AU (1) AU545796B2 (cs)
CA (1) CA1161703A (cs)
CS (1) CS233720B2 (cs)
DD (1) DD160344A5 (cs)
DE (1) DE3172330D1 (cs)
IL (1) IL63128A (cs)
NO (1) NO812059L (cs)
PL (1) PL231849A1 (cs)
YU (1) YU158581A (cs)
ZA (1) ZA814026B (cs)
ZW (1) ZW13581A1 (cs)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR8503727A (pt) * 1985-08-07 1987-03-17 Cbmm Sa Processo de adicao de ferro-ligas carburizadas e de ligas-maes carburizadas em metalurgia
DK94794A (da) * 1994-08-16 1996-02-17 Man B & W Diesel Gmbh Fremgangsmåde til belægning af et emne med et påsvejst lag, elektrode og svejseanlæg hertil samt et motor- eller maskinelement forsynet med et sådant lag
US5667903A (en) * 1995-05-10 1997-09-16 Dresser Industries, Inc. Method of hard facing a substrate, and weld rod used in hard facing a substrate
US6124564A (en) * 1998-01-23 2000-09-26 Smith International, Inc. Hardfacing compositions and hardfacing coatings formed by pulsed plasma-transferred arc
JP4517008B1 (ja) * 2009-12-16 2010-08-04 住友金属工業株式会社 高温材搬送用部材
CN104028917B (zh) * 2014-06-04 2016-06-29 西安理工大学 用于熔焊对接钛-钢复合板的药芯焊丝及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE332328B (cs) * 1969-02-21 1971-02-01 Sandvikens Jernverks Ab
DD99118A1 (cs) * 1972-06-13 1973-07-20
US4099993A (en) * 1973-01-26 1978-07-11 Hermann Muller Process for producing an extremely hard mixed carbide layer on ferrous materials to increase their resistance to wear
AR207464A1 (es) * 1974-05-21 1976-10-08 Union Carbide Corp Una composicion para efectuar un revestimiento duro en una superficie solida y una supercficie revestida con dicha composicion

Also Published As

Publication number Publication date
AU7218681A (en) 1982-01-07
EP0043103B1 (en) 1985-09-18
ZA814026B (en) 1982-06-30
ZW13581A1 (en) 1981-10-07
JPS5744494A (en) 1982-03-12
PL231849A1 (cs) 1982-03-01
CA1161703A (en) 1984-02-07
YU158581A (en) 1983-10-31
NO812059L (no) 1981-01-28
IL63128A (en) 1984-07-31
AU545796B2 (en) 1985-08-01
IL63128A0 (en) 1981-09-13
DD160344A5 (de) 1983-06-01
EP0043103A1 (en) 1982-01-06
DE3172330D1 (en) 1985-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5788637B2 (ja) 高硬度/高耐磨耗性の鉄系肉盛溶接部材料
AU654227B2 (en) Arc hardfacing rod
EP0320195B1 (en) Wear resisting copper base alloys
TW200303927A (en) Corrosion resistant powder and coating
GB1559942A (en) Metalciferous flame spray material
CN106180971B (zh) 碳化钨铁基自熔合金堆焊材料及堆焊方法
CN101403085A (zh) 一种WC-FeNiCr超硬无磁涂层复合材料及其制备方法
WO2022223835A1 (en) Wear and corrosion resistant iron based coating
GB2127846A (en) Flux-cored arc welding tubular electrode
US5667903A (en) Method of hard facing a substrate, and weld rod used in hard facing a substrate
CS233720B2 (en) Method of application of hard coating on the surface of ferroneous alloy
US3627979A (en) Welding electrode
US4451508A (en) Hard facing of metal substrates using material containing VC and improved flux compositions therefor
KR20250136793A (ko) 플럭스 코어드 와이어를 이용한 트윈 와이어 아크 용사방법
Kuo et al. Microstructure and wear characteristics of hypoeutectic, eutectic and hypereutectic (Cr, Fe) 23C6 carbides in hardfacing alloys
Kobernik et al. Effect of chromium carbide introduced into a flux cored wire charge on the structure and properties of the hardfacing deposit
RU2083341C1 (ru) Порошковая проволока
RU2055940C1 (ru) Порошковый материал для лазерного легирования металлических поверхностей
KR100340586B1 (ko) 첨가물분포가균일한플라즈마육성용접용분말
RU2839406C1 (ru) Порошковая проволока для наплавки
Huang et al. Effects of high carbon ferrochrome additions on the microstructure and properties of Fe-C-Cr-Nb hardfacing alloys
RU2154563C1 (ru) Композиция для индукционной наплавки
Yaz In situ formation of square shaped Fe2B borides in coated surface produced by GTAW
Kenzhaliev et al. The study of the effect of chromium boron (CrB2) hardening additive on the developed pg-z40 surfacing powder
JPH08253853A (ja) 溶射用複合粉末