RU2056248C1

RU2056248C1 - Alloy composition

Info

Publication number: RU2056248C1
Application number: RU93056439A
Authority: RU
Inventors: В.В. Ветер; Г.А. Белкин; М.И. Самойлов; И.В. Сафонов; В.И. Безукладов; Ю.А. Ильин; С.К. Андросов; Е.В. Погорелов; И.С. Сарычев
Original assignee: Ветер Владимир Владимирович; Научно-производственное товарищество с ограниченной ответственностью "Валок"
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1996-03-20

Abstract

FIELD: welding materials. SUBSTANCE: alloy contains, % by weight: carbon 0.10-0.18; silicon 0.65-0.90; manganese 0.60-0.90; chromium 13.00-18.00; nickel 1.50-3.30; molybdenum 0.10-0.35; tungsten 0.20-0.50; iron the balance. EFFECT: increased service life of surfaced part by increased wear-resistance and resistance to thermal erosion cracks. 2 tbl

Description

Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к материалам для наплавки, и может быть использовано при восстановлении поверхности крупногабаритных изделий, например стальных рабочих валков станов горячей прокатки методом наплавки. The invention relates to welding materials, in particular to materials for surfacing, and can be used to restore the surface of large-sized products, for example, steel working rolls of hot rolling mills by surfacing.

Известен состав [1] металлокерамической ленты, используемой для наплавки, в котором с целью повышения твердости и износостойкости наплавочного металла содержится, мас. углерод 0,3-0,6; кремний меньше 0,3; марганец 2-3; хром 13-16, никель 1,7-4; вольфрам 1,5-4,5; титан 0,3-1,2; железо остальное. The known composition [1] of a ceramic-metal tape used for surfacing, in which, in order to increase the hardness and wear resistance of the weld metal, contains, wt. carbon 0.3-0.6; silicon is less than 0.3; manganese 2-3; chromium 13-16, nickel 1.7-4; tungsten 1.5-4.5; titanium 0.3-1.2; iron the rest.

Твердость наплавленного металла составляет 44-50 HRC при нормальной температуре и снижается до 25-30 НRC при температуре 400-500^оС. Из-за существенного снижения твердости при повышении температуры этот сплав мало подходит для наплавки рабочих валков станов горячей прокатки.Hardness of weld metal is 44-50 HRC at normal temperature and decreases to 25-30 HRC at a temperature of 400-500 ° ^C. Because a substantial reduction in hardness with increasing temperature, this alloy is not well suited for welding work rolls of the hot rolling.

Наиболее близким к изобретению является состав [2] содержащий мас. углерод 0,01-0,12; кремний 0,15-1,9; марганец 0,3-2,5; хром 17,5-28,5; никель 2,5-6,0; молибден 0,1-6,0, железо остальное. Closest to the invention is a composition [2] containing wt. carbon 0.01-0.12; silicon 0.15-1.9; manganese 0.3-2.5; chrome 17.5-28.5; nickel 2.5-6.0; molybdenum 0.1-6.0, the rest is iron.

Цель изобретения повышение высокотемпературной износостойкости и разгаростойкости. The purpose of the invention is the increase in high temperature wear resistance and heat resistance.

Это достигается тем, что в составе для наплавки, содержащем железо, углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден и вольфрам, компоненты взяты в следующем соотношении, мас. углерод 0,1-0,18; кремний 0,65-0,9; марганец 0,6-0,9; хром 13,0-18,0; никель 1,5-3,3; молибден 0,1-0,35; вольфрам 0,2-0,5. This is achieved by the fact that in the composition for surfacing containing iron, carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum and tungsten, the components are taken in the following ratio, wt. carbon 0.1-0.18; silicon 0.65-0.9; manganese 0.6-0.9; chrome 13.0-18.0; nickel 1.5-3.3; molybdenum 0.1-0.35; tungsten 0.2-0.5.

Введение вольфрама в сталь повышает физико-механические свойства при повышенной температуре. Однако также известно отрицательное влияние вольфрама на разгаростойкость стали. Причем установлено, что при введении вольфрама в сплав заявленного состава в количестве, не превышающем 0,5% ее разгаростойкость не уменьшается, а при введении менее 0,2% не проявляются легирующие свойства. The introduction of tungsten in steel increases the physicomechanical properties at elevated temperatures. However, the negative effect of tungsten on the heat resistance of steel is also known. Moreover, it was found that when tungsten is introduced into the alloy of the claimed composition in an amount not exceeding 0.5%, its heat resistance does not decrease, and when less than 0.2% is introduced, alloying properties do not appear.

С другой стороны, при замене части молибдена на вольфрам (в количестве 0,2-0,5% ) в сплаве предложенного состава проявляются особые свойства этого элемента повышается износостойкость наплавленной детали металлургического оборудования за счет более равномерного износа. Это связано с тем, что температура плавления вольфрама очень высока: 3410^оС, что значительно превышает температуру плавления молибдена (2620^оС) и температуру плавления стали в целом ( ≈1400^оС). Под действием градиента температур атомы вольфрама диффундируют навстречу тепловому потоку к поверхности детали (например, прокатного валка), причем быстрее, чем атомы молибдена, так как выше его температура плавления на 790^оС.On the other hand, when replacing a part of molybdenum with tungsten (in an amount of 0.2-0.5%), the alloy of the proposed composition exhibits special properties of this element, the wear resistance of the deposited part of metallurgical equipment increases due to more uniform wear. This is due to the fact that the melting temperature of tungsten is very high: 3410 ^о С, which significantly exceeds the melting temperature of molybdenum (2620 ^о С) and the melting temperature of steel as a whole (≈1400 ^о С). Under the influence of a temperature gradient, tungsten atoms diffuse toward the heat flux to the surface of the part (for example, a rolling roll), and faster than molybdenum atoms, since its melting temperature is 790 ^o C.

Достигнув поверхности детали, вольфрам повышает степень легирования поверхностного слоя, образует карбид вольфрама WC, который близок по твердости к алмазу, износостоек и тугоплавок. Влияние добавок вольфрама на равномерность износа заключается в следующем. Как известно, детали металлургического оборудования и имеют неравномерный износ. Например, рабочие прокатные валки НШС-2000 горячей прокатки имеют повышенный износ в местах, где проходят края полосы (или сляба). В этом месте валки испытывают повышенное давление и, как следствие, повышается температура поверхности валка, увеличивается градиент температуры и тепловой поток в этом участке, что увеличивает скорость термодиффузии и количества атомов вольфрама на поверхности валка в этой зоне в случае наплавки заявленным составом. В этом месте обнаружено повышенное содержание вольфрама по сравнению с другими участками бочки валка. В результате на этом участке повышается износостойкость и в целом износ бочки валка становится равномерным и отпадает необходимость в проведении глубокой токарной обработки валка для выравнивания его бочки. Повышается стойкость валка в целом. Having reached the surface of the part, tungsten increases the degree of alloying of the surface layer, forms WC tungsten carbide, which is close in hardness to diamond, wear-resistant and refractory. The effect of tungsten additives on wear uniformity is as follows. As you know, the details of metallurgical equipment and have uneven wear. For example, hot rolling mill NShS-2000 rolls have increased wear in places where the edges of the strip (or slab) pass. At this point, the rolls experience increased pressure and, as a result, the temperature of the surface of the roll increases, the temperature gradient and heat flux in this section increase, which increases the rate of thermal diffusion and the number of tungsten atoms on the surface of the roll in this zone in the case of surfacing with the claimed composition. At this point, an increased tungsten content was found in comparison with other parts of the roll barrel. As a result, the wear resistance increases in this section and, in general, the wear of the roll barrel becomes uniform and there is no need for deep turning of the roll to level its barrel. Increases the resistance of the roll as a whole.

Установлено, что содержание вольфрама в сплаве менее 0,2% не приводит к повышению износостойкости вследствие его малого количества, а при содержании более 0,5% резко охрупчивается поверхность детали, образуются глубокие трещины разгара, что приводит к повышенному износу и выкрашиванию наплавленного металла, а также увеличению глубины токарной обработки между перевалками, что приводит к снижению стойкости прокатного валка. It was found that the tungsten content in the alloy is less than 0.2% does not lead to increased wear resistance due to its small amount, and when the content is more than 0.5%, the surface of the part is sharply brittle, deep crack cracks are formed, which leads to increased wear and spalling of the deposited metal, as well as increasing the depth of turning between transhipments, which leads to a decrease in the resistance of the rolling roll.

Плавки осуществлялись в обычной индукционной печи по известной металлургии технологии, после выплавки полученные материалы протягивались в проволоку сплошного сечения диаметром 5 мм. Осуществлялась многослойная наплавка под флюсом АН-20С на режимах: ток 400 А, напряжение 34 В. The melts were carried out in a conventional induction furnace according to the known metallurgy technology, after smelting the resulting materials were drawn into a continuous wire with a diameter of 5 mm. Multilayer surfacing was performed under the AN-20C flux in the following modes: current 400 A, voltage 34 V.

Из наплавленного металла вырезались образцы для замера твердости при повышенных температурах и образцы диаметром 6 мм для определения разгаростойкости. Samples for measuring hardness at elevated temperatures and samples with a diameter of 6 mm were cut from the deposited metal to determine the heat resistance.

Разгаростойкость определялась путем нагрева образцов проходящим током до температуры 700^оС и охлаждения водой до температуры 20^оС.Razgarostoykost determined by heating samples to a temperature passing a current of 700 ^{° C} and cooling water to a temperature of 20 ° ^C.

Критерием оценки разгаростойкости являлось количество циклов нагрев-охлаждение до зарождения первой трещины. The criterion for evaluating the heat resistance was the number of heating-cooling cycles until the first crack nucleates.

В табл. 1 приведены составы испытываемых сплавов, в табл. 2 результаты испытаний. In the table. 1 shows the compositions of the tested alloys, in table. 2 test results.

Как видно из табл. 2 наплавленный металл из заявленного сплава имеет высокую твердость при повышенных температурах и разгаростойкость. As can be seen from the table. 2 the weld metal of the claimed alloy has high hardness at elevated temperatures and heat resistance.

Claims

ALLOY COMPOSITION, including carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, iron, characterized in that when using an alloy for surfacing, the composition additionally contains tungsten in the following ratio of components, wt.%:
Carbon - 0.10 - 0.18
Silicon - 0.65 - 0.90
Manganese - 0.60 - 0.90
Chrome - 13.00 - 18.00
Nickel - 1.50 - 3.30
Molybdenum - 0.10 - 0.35
Tungsten - 0.20 - 0.50
Iron - Else