RU2014193C1

RU2014193C1 - Fusing composition

Info

Publication number: RU2014193C1
Application number: SU5051314/08A
Authority: RU
Inventors: В.В. Ветер; Г.А. Белкин; М.И. Самойлов; З.П. Каретный; И.С. Сарычев; А.В. Мельников
Original assignee: Ветер Владимир Владимирович
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 1994-06-15

Abstract

FIELD: fusing. SUBSTANCE: components of the alloy composition are in the following ratio, mass %: carbon 0.15-0.20; silicon 0.40-0.80; manganese 0.45-0.80; chrome 3.60 -4.50; nickel 1.10-1.50; molybdenum 1.60-2.30; vanadium 0.30-06.0; tungsten 0.40-0.65; calcium 0.005-0.08; iron - the rest. EFFECT: improved part serviceability. 2 tbl

Description

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при восстановлении поверхности крупногабаритных изделий/ например стальных рабочих валков станов горячей прокатки/ роликов МНЛЗ и др. The invention relates to welding materials and can be used to restore the surface of large-sized products / for example steel work rolls of hot rolling mills / caster rollers, etc.

Рабочие валки станов горячей прокатки испытывают высокие удельные давления/ а также циклические теплосмены вследствие действия горячего прокатываемого металла. Наплавка валков должна обеспечить необходимые механические свойства металла шва/ достаточную стойкость против образования трещин разгара/ уменьшить высокотемпературный абразивно-коррозионный износ. The work rolls of hot rolling mills experience high specific pressures / as well as cyclic heat transfer due to the action of the hot rolled metal. The surfacing of the rolls should provide the necessary mechanical properties of the weld metal / sufficient resistance to cracking of the crack / reduce high-temperature abrasion and corrosion.

Известен состав сплава/ содержащий/ мас.% :
Углерод 0,05-0,05
Кремний 0,2-1,0
Марганец 0,4-2,0
Хром 0,2-1,5
Никель 0,2-3,5
Молибден 0,05-0,5
Ванадий 0,05-0,2
Титан 0,001-0,1
Алюминий 0,02-0,06
Барий 0,01-0,05
Стронций 0,01-0,05
Редкоземельные
металлы 0,01-0,05
Иттрий 0,005-0,05
Железо Остальное [1]
Недостатком известного состава является низкая стойкость наплавленного металла против образования трещин разгара вследствие действия циклических тепловых нагрузок/ а также невысокая прочность металла шва/ в результате чего стальные рабочие валки/ наплавленные данным материалом/ имеют малую долговечность.Known composition of the alloy / containing / wt.%:
Carbon 0.05-0.05
Silicon 0.2-1.0
Manganese 0.4-2.0
Chrome 0.2-1.5
Nickel 0.2-3.5
Molybdenum 0.05-0.5
Vanadium 0.05-0.2
Titanium 0.001-0.1
Aluminum 0.02-0.06
Barium 0.01-0.05
Strontium 0.01-0.05
Rare earth
metals 0.01-0.05
Yttrium 0.005-0.05
Iron Else [1]
A disadvantage of the known composition is the low resistance of the deposited metal against the formation of crack cracks due to cyclic thermal loads / as well as the low strength of the weld metal / resulting in steel work rolls / deposited with this material / have low durability.

Наиболее близким к заявляемому является состав для наплавки деталей/ работающих в условиях циклического термомеханического нагружения/ содержащий/ мас.% :
Углерод 0,3-0,8
Кремний 0,1-1,70
Марганец 0,5-2,0
Хром 3,0-7,0
Никель 0,1-2,0
Молибден 0,1-2,15
Ванадий 0,15-1,2
Вольфрам 0,1-2,5
Титан 0,01-0,9
Бор 0,001-0,2
Железо Остальное [2]
Недостатком этого состава для наплавки является его невысокая разгаростойкость.Closest to the claimed is a composition for surfacing parts / working under cyclic thermomechanical loading / containing / wt.%:
Carbon 0.3-0.8
Silicon 0.1-1.70
Manganese 0.5-2.0
Chrome 3.0-7.0
Nickel 0.1-2.0
Molybdenum 0.1-2.15
Vanadium 0.15-1.2
Tungsten 0.1-2.5
Titanium 0.01-0.9
Boron 0.001-0.2
Iron Else [2]
The disadvantage of this composition for surfacing is its low heat resistance.

Цель изобретения - повышение разгаростойкости наплавленного металла. The purpose of the invention is to increase the heat resistance of the weld metal.

Для этого в состав/ содержащий углерод/ кремний/ марганец/ хром/ никель/ молибден/ железо/ ванадий и вольфрам/ введен кальций и компоненты взяты в следующем соотношении/ мас.% :
Углерод 0,15-0,20
Кремний 0,40-0,80
Марганец 0,45-0,80
Хром 3,60-4,50
Никель 1,10-1,50
Молибден 1,60-2,30
Ванадий 0,30-0,60
Вольфрам 0,40-0,65
Кальций 0,005-0,08
При содержании углерода в стали выше 0/20 мас.% резко увеличивается склонность к образованию трещин разгара/ а при снижении углерода менее 0/15 мас.% мало сказывается его упрочняющее действие.For this, calcium is introduced into the composition / containing carbon / silicon / manganese / chromium / nickel / molybdenum / iron / vanadium and tungsten / and the components are taken in the following ratio / wt.%:
Carbon 0.15-0.20
Silicon 0.40-0.80
Manganese 0.45-0.80
Chrome 3.60-4.50
Nickel 1.10-1.50
Molybdenum 1.60-2.30
Vanadium 0.30-0.60
Tungsten 0.40-0.65
Calcium 0.005-0.08
When the carbon content in steel is higher than 0/20 wt.%, The tendency to crack cracking increases sharply / and with a decrease in carbon less than 0/15 wt.%, Its hardening effect has little effect.

Кремний и марганец вводятся как раскислители сварочной ванны/ а также как легирующие добавки/ причем при содержании кремния менее 0/40 мас.% и марганца менее 0/45 мас.% их упрочняющие свойства незначительны по сравнению с другими легирующими элементами/ а при их содержании более 0/80 мас. % снижается вязкость. Применение в качестве легирующего элемента хрома улучшает окалиностойкость и/ следовательно/ износостойкость/ сохраняет прочность матрицы при периодических нагревах - охлаждениях. Эти свойства наилучшим образом проявляются при содержании хрома в металле в количестве 3/60-4/50 мас. % . Дальнейшее увеличение содержания хрома приводит к снижению теплостойкости и пластичности. Silicon and manganese are introduced as deoxidizers of the weld pool / as well as alloying additives / and when the silicon content is less than 0/40 wt.% And manganese less than 0/45 wt.%, Their hardening properties are negligible compared to other alloying elements / a when they contain more than 0/80 wt. % viscosity decreases. The use of chromium as an alloying element improves the scale resistance and / and / wear resistance / retains the strength of the matrix during periodic heating - cooling. These properties are best manifested when the chromium content in the metal in the amount of 3 / 60-4 / 50 wt. % A further increase in the chromium content leads to a decrease in heat resistance and ductility.

Легирование молибденом значительно воздействует на состояние пограничных слоев зерна. Молибден затрудняет выделение карбидных частиц по границам зерен и повышает вязкость/ а вместе с ней и термостойкость и разгаростойкость/ что особенно проявляется при содержании молибдена 1/60-2/30 мас.% . Doping with molybdenum significantly affects the state of the boundary layers of grain. Molybdenum complicates the precipitation of carbide particles along grain boundaries and increases the viscosity (and with it both heat resistance and heat resistance), which is especially evident when the molybdenum content is 1 / 60-2 / 30 wt.%.

Легирование хромомолибденовой стали никелем в количестве 1/10-1/50 мас.% повышает вязкость и термическую стойкость. Alloying chromium-molybdenum steel with nickel in an amount of 1 / 10-1 / 50 wt.% Increases the viscosity and thermal stability.

Вольфрам в стали повышает твердость/ красностойкость/ но при его содержании выше 0/65 мас.% снижается разгаростойкость/ а при содержании вольфрама менее 0/30 мас.% мало сказывается его упрочняющее воздействие. Tungsten in steel increases hardness / redness / but when its content is above 0/65 wt.%, The heat resistance decreases / and when the content of tungsten is less than 0/30 wt.%, Its hardening effect has little effect.

Содержание ванадия в интервале 0/30-0/60 мас.% обеспечивает образование устойчивых карбидов/ которые приводят к повышению прочности стали. The vanadium content in the range 0 / 30-0 / 60 wt.% Provides the formation of stable carbides / which lead to an increase in the strength of steel.

Введение микродобавок кальция в состав для наплавки в количестве 0/005-0/08 мас. % позволяет уменьшить содержание кислорода в наплавленном металле/ так как активно с ним связывается/ уменьшает содержание серы в металле шва за счет образования СаS. В результате повышаются механические характеристики наплавленного металла/ снижается его склонность к образованию горячих трещин при сварке и повышается его разгаростойкость. The introduction of calcium microadditives in the composition for surfacing in the amount of 0 / 005-0 / 08 wt. % allows you to reduce the oxygen content in the weld metal / as it actively binds to it / reduces the sulfur content in the weld metal due to the formation of CaS. As a result, the mechanical characteristics of the deposited metal increase / its tendency to form hot cracks during welding decreases and its heat resistance increases.

Наличие кальция в металле наплавки приводит к образованию на поверхности пассивирующего слоя толщиной в несколько атомов/ что резко замедляет диффузию из внешней среды атомов кислорода/ азота и серы. The presence of calcium in the surfacing metal leads to the formation of a passivating layer several atoms thick on the surface / which dramatically slows the diffusion of oxygen / nitrogen and sulfur atoms from the external environment.

Образование пассивирующего слоя/ состоящего после эксплуатации из сложного состава сульфидов/ окислов и карбидов кальция можно объяснить тем/ что при значительных пластических деформациях атомы кальция/ как имеющие самый большой объем и самый маленький удельный вес в составе сплава/ выдавливаются к поверхности (всплывают) и/ соединяясь с диффузионным потоком внешней среды/ предотвращают проникновение кислорода и азота в наплавленный металл. The formation of a passivating layer / consisting after operation of a complex composition of calcium sulfides / oxides and carbides can be explained by the fact that, with significant plastic deformations, the calcium atoms / as having the largest volume and the smallest specific gravity in the alloy / are extruded to the surface (float) and / connecting with the diffusion flow of the environment / prevent the penetration of oxygen and nitrogen into the weld metal.

Ниже приведены примеры конкретного выполнения предлагаемого состава. Производилась плавка ряда составов металла в индукционной печи по известной в металлургии технологии. Составы сплавов приведены в табл. 1. The following are examples of specific performance of the proposed structure. A number of metal compositions were melted in an induction furnace according to a technology known in metallurgy. The compositions of the alloys are given in table. 1.

После выплавки полученные наплавочные материалы протягивались в проволоку сплошного сечения диаметром 5 мм. Осуществлялась многослойная наплавка под флюсом АН-20С на режимах/ ток - 400 А/ напряжение - 34 В. Из верхней части наплавки изготавливались образцы на растяжение по ГОСТ 1497-84. Аналогичные образцы применялись и при испытаниях на разгаростойкость/ которая определялись нагревом образцов проходящим током до 700^°С и охлаждением до 20^°С.After smelting, the obtained surfacing materials were drawn into a continuous wire with a diameter of 5 mm. Multilayer surfacing was performed under the AN-20S flux at modes / current - 400 A / voltage - 34 V. Tensile specimens were made from the upper part of the surfacing according to GOST 1497-84. Similar samples were also used in tests for heat resistance / which was determined by heating the samples with a passing current to 700 ^° C and cooling to 20 ^° C.

Результаты испытаний приведены в табл. 2. The test results are given in table. 2.

Как видно из табл. 2 оптимальным по разгаростойкости является сплав 3. As can be seen from the table. 2 optimal in terms of heat resistance is alloy 3.

Технико-экономические преимущества изобретения состоят в том/ что его применение позволяет повысить работоспособность тяжелонагруженной наплавленной детали за счет повышения стойкости против образования разгарных трещин при одновременном повышении стойкости против отколов и отслоений/ так как трещины являются их причинами. Повышение долговечности/ например/ валков и роликов станов горячей прокатки приводит к уменьшению требуемого количества перевалок и/ следовательно/ повышает производительность стана. Technical appraisal and economic advantages of the invention consist in the fact that its application allows to increase the operability of a heavily loaded deposited part by increasing the resistance against the formation of hot cracks while increasing the resistance to spalling and delamination / since cracks are their causes. Increasing the durability of / for example / rolls and rollers of hot rolling mills reduces the required number of transhipments and / consequently / increases the productivity of the mill.

Снижение склонности наплавленного металла к образованию трещин разгара приводит к отсутствию отпечатка трещин на прокатываемом металле/ что приводит к повышению качества проката. Reducing the tendency of the weld metal to form crack cracks leads to the absence of fingerprint cracks on the rolled metal / which leads to an increase in the quality of rolled products.

Claims

COMPOSITION FOR SURFACE of parts operating mainly under cyclic thermomechanical loading, including carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, vanadium, tungsten, iron, characterized in that it additionally contains calcium in the following ratio of components, wt.%:
Carbon 0.15 - 0.20
Silicon 0.40 - 0.80
Manganese 0.45 - 0.30
Chrome 3.60 - 4.50
Nickel 1.10 - 1.50
Molybdenum 1.60 - 2.30
Vanadium 0.30 - 0.60
Tungsten 0.40 - 0.65
Calcium 0.05 - 0.08
Iron Else