RU2644718C2 - Износостойкий наплавочный материал - Google Patents
Износостойкий наплавочный материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2644718C2 RU2644718C2 RU2016110057A RU2016110057A RU2644718C2 RU 2644718 C2 RU2644718 C2 RU 2644718C2 RU 2016110057 A RU2016110057 A RU 2016110057A RU 2016110057 A RU2016110057 A RU 2016110057A RU 2644718 C2 RU2644718 C2 RU 2644718C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wear
- surfacing
- resistant
- resistance
- size
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/32—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550 degrees C
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для наплавки рабочих поверхностей деталей машин и оборудования, подвергающихся в процессе эксплуатации интенсивному абразивному изнашиванию. Износостойкий наплавочный материал содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.%: борид вольфрама 28-32, феррохром 22-26, феррованадий 10-16, комплексная лигатура – остальное. Комплексная лигатура выполнена в виде микрогранул размером 20-50 мкм на основе никеля, или кобальта, или железа, содержащих наноразмерные тугоплавкие компоненты с размером 20-100 нм. Модифицированный наноразмерными тугоплавкими компонентами материал обеспечивает стойкость наплавленного металла к образованию трещин, а также его износостойкость при аэроабразивном изнашивании. 4 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к износостойким материалам для наплавки и может быть использовано для наплавки рабочих поверхностей деталей машин и оборудования, подвергающихся интенсивному износу различного вида в процессе эксплуатации.
Известен износостойкий наплавочный материал (патент РФ №2164200, B23K 35/32, 2001), состоящий из частиц сплава ВК8, полученных дроблением отходов твердосплавных элементов режущих инструментов и никелевого порошка, имеющий следующий состав, масс. %:
Недостатком такого материала для наплавки является низкая износостойкость матрицы, состоящей из низкопрочного никелевого сплава, что приводит к его быстрому изнашиванию.
Известен износостойкий наплавочный материал (а.с. СССР №504620, B23K 35/32, 1976), состоящий из твердых частиц борида вольфрама, карбида молибдена, сцементированных кобальтовой матрицей, имеющий следующий состав, масс. %:
Недостатком этого материала является низкая износостойкость, которая обусловлена высоким удельным объемом карбоборидных фаз (90-92%), приводящих к его хрупкости, а также низкая твердость (78-80 HRA) наплавленного металла. Кроме того, использование в составе материала для наплавки карбида молибдена и кобальта повышает его стоимость.
Известен износостойкий композиционный материал (а.с. СССР №492137, В23С 35/32, 1977), состоящий из твердых частиц карбида хрома, а также двойного борида титана - хрома.
Недостатками указанного материала являются недостаточная износостойкость наплавленного металла, а также высокая его склонность к образованию трещин при наплавке по причине повышенной хрупкости матрицы.
Наиболее близким к заявленному изобретению является, износостойкий наплавочный материал (патент РФ №2290288, B23K 35/36, опубл. 2006), содержащий следующие компоненты, масс. %:
Недостатком этого материала является узкая специфика его использования только при аэроабразивном изнашивании, что ограничивает применение данного износостойкого материала при других видах износа. Структура наплавленного металла состоит из хромистой хрупкой и крупнозернистой матрицы, в которой имеется предельно высокое объемное содержание крупных боридов и карбоборидов, что приводит к образованию значительного количества трещин при наплавке (фиг. 1), а также при эксплуатации в условиях газоабразивного (аэроабразивного) изнашивания.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение стойкости наплавленного с использованием заявляемого состава наплавочного материала металла к образованию трещин при наплавке и износостойкости как при аэроабразивном, так и при абразивном изнашивании закрепленным абразивом за счет изменения компонентного состава наплавочного материала и дополнительного введения в него комплексной лигатуры, состоящей из наноразмерных тугоплавких компонентов, способствующих модифицированию металла.
Технический результат достигается тем, что износостойкий наплавочный материал содержит комплексную лигатуру из тугоплавких компонентов в виде наноразмерных частиц 26-40 масс. % при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Структура наплавки прототипа и предлагаемой наплавки приведена на фотографиях на фиг. 1-4:
на фиг. 1 представлена структура металла, наплавленного с использованием наплавочного материала с составом прототипа;
на фиг. 2 - с использованием наплавочного материала предлагаемого состава;
на фиг. 3 представлена структура общей комплексной лигатуры;
на фиг. 4 - вид наночастиц карбида WC.
Отличительной особенностью изобретения является то, что в качестве тугоплавких компонентов лигатура содержит наноразмерные (10-100 нм) компоненты из группы: элементы переходных металлов IV, V и VI групп или их тугоплавкие химические соединения с углеродом, азотом или бором, обладающие высокой температурой плавления. Нанокомпоненты связаны в микроразмерные гранулы (2-50 мкм) на основе никеля, кобальта или железа.
Введение в состав комплексной лигатуры предлагаемого износостойкого материала наноразмерных тугоплавких компонентов является эффективным средством повышения механических свойств металла, а именно повышения его износостойкости в условиях абразивного изнашивания.
Эти компоненты, обладающие высокой термодинамической устойчивостью, подвергаясь незначительному растворению, являются готовыми центрами кристаллизации, что обеспечивает модифицирование металла. Высокая дисперсность порошка тугоплавких частиц многократно усиливает модифицирующий эффект. В результате структура металла значительно измельчается (номер зерна увеличивается с 5 до 13), что способствует снижению склонности его к хрупкому разрушению при воздействии абразивных частиц (фиг. 1).
Износостойкий наплавочный материал получали следующим образом.
Все компоненты перемешивали в смесителе, затем смесь порошков замешивали на жидком стекле до состояния пластичной массы. Полученную смесь прессовали с использованием пресса и получали стержни длиной 250 мм и диаметром 6-8 мм. Затем стержни просушивали при температуре 50-60°С в течение 3-4 часов с последующей прокалкой в печи электросопротивления при температуре 250°С в течение 2 часов. Стержни использовали в качестве присадочного материала приаргонодуговой, газопламенной и электрошлаковой наплавке упрочняемых металлических поверхностей.
Изготовили три состава износостойкого наплавочного материала. Кроме того, были изготовлены составы наплавочного материала с содержанием компонентов, выходящим за заявляемые пределы. В качестве комплексной лигатуры в виде микрогранул размером 20-50 мкм на основе никеля, или кобальта, или железа, содержащих наноразмерные тугоплавкие компоненты с размером 20-100 нм использовали частицы монокарбида вольфрама WC в соотношении 70/30 масс. % соответственно, фиг. 2, 3 и 4. Также изготовили стержни из материала по формуле прототипа.
Износостойкость наплавленного металла определяли при испытаниях закрепленным абразивом на типовой машине Х4-Б. Основные параметры испытаний: размер образцов 3×3×10 мм, статическая нагрузка 936 МПа, путь трения 30 м, диаметр круга 340 мм, радиальная подача 3 мм/об. Абразивная истирающая поверхность - шлифовальная шкурка зернистостью Р100 (по ГОСТ Р 52381-2005). Относительную износостойкость оценивали по формуле:
где ΔGЭ - потеря массы эталона, г; ΔGИ - потеря массы испытуемого образца, г. В качестве эталона использовали сталь 45 в отожженном состоянии. Потерю массы образцов измеряли с точностью до 0,1 мг на аналитических весах ВСЛ-60/0, 1А.
Состав предлагаемого износостойкого материала с различным содержанием вводимых компонентов и результаты его сравнительных с прототипом испытаний представлены соответственно в таблицах 1 и 2.
Как видно из таблиц, наилучшими свойствами обладает износостойкий металл состава 2. При среднем содержании компонентов в составе 2 предлагаемый износостойкий материал обеспечивает при высокой твердости повышенную по сравнению с прототипом и износостойкость наплавленного металла, а также пониженную его склонность к образованию трещин при наплавке.
Примечание: состав 1-3 находятся в пределах, показанных в заявляемом объекте; состав 4 и 5 - за его пределами.
Составы износостойкого материала с соотношениями компонентов, выходящими за предлагаемые границы, показали в результатах испытаний более низкие свойства наплавленного металла.
При уменьшении количества комплексной лигатуры менее 30 масс. % износостойкость наплавленного металла пониженная. При увеличении содержания комплексной лигатуры свыше 42 масс. % существенно снижается стойкость наплавленного металла к образованию трещин вследствие выделения чрезмерного количества карбоборидных фаз.
Предложенный наплавочный материал позволяет в 1,5-2 раза повысить износостойкость наплавленного с его использованием металла и увеличить по сравнению с прототипом стойкость к образованию трещин, что повышает технологическую надежность объектов наплавки.
Claims (1)
- Износостойкий наплавочный материал, содержащий борид вольфрама, феррохром, феррованадий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит комплексную лигатуру в виде микрогранул размером 20-50 мкм на основе никеля, или кобальта, или железа, содержащих наноразмерные тугоплавкие компоненты с размером 20-100 нм, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: борид вольфрама 28-32, феррохром 22-26, феррованадий 10-16, комплексная лигатура остальное.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016110057A RU2644718C2 (ru) | 2016-03-18 | 2016-03-18 | Износостойкий наплавочный материал |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016110057A RU2644718C2 (ru) | 2016-03-18 | 2016-03-18 | Износостойкий наплавочный материал |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016110057A RU2016110057A (ru) | 2017-09-21 |
RU2644718C2 true RU2644718C2 (ru) | 2018-02-13 |
Family
ID=59931001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016110057A RU2644718C2 (ru) | 2016-03-18 | 2016-03-18 | Износостойкий наплавочный материал |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2644718C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU492137A1 (ru) * | 1972-12-12 | 1976-09-05 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Износостойкий композиционный материал |
RU2164200C1 (ru) * | 1999-09-23 | 2001-03-20 | Пермский государственный технический университет | Износостойкий наплавочный материал |
US6428596B1 (en) * | 2000-11-13 | 2002-08-06 | Concept Alloys, L.L.C. | Multiplex composite powder used in a core for thermal spraying and welding, its method of manufacture and use |
RU2290288C2 (ru) * | 2004-08-30 | 2006-12-27 | Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет (ВолгГАСУ) | Износостойкий наплавочный материал |
EA200802100A1 (ru) * | 2008-10-08 | 2010-04-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Техническая Компания" | Шихта порошковой проволоки для сварки и наплавки деталей из углеродистых сталей |
-
2016
- 2016-03-18 RU RU2016110057A patent/RU2644718C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU492137A1 (ru) * | 1972-12-12 | 1976-09-05 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Износостойкий композиционный материал |
RU2164200C1 (ru) * | 1999-09-23 | 2001-03-20 | Пермский государственный технический университет | Износостойкий наплавочный материал |
US6428596B1 (en) * | 2000-11-13 | 2002-08-06 | Concept Alloys, L.L.C. | Multiplex composite powder used in a core for thermal spraying and welding, its method of manufacture and use |
RU2290288C2 (ru) * | 2004-08-30 | 2006-12-27 | Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет (ВолгГАСУ) | Износостойкий наплавочный материал |
EA200802100A1 (ru) * | 2008-10-08 | 2010-04-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Техническая Компания" | Шихта порошковой проволоки для сварки и наплавки деталей из углеродистых сталей |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016110057A (ru) | 2017-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kim et al. | The effect of yttrium oxide on the sintering behavior and hardness of tungsten | |
JP5619006B2 (ja) | 硬質金属 | |
JP6095162B2 (ja) | 立方晶窒化ホウ素焼結体 | |
Ouyang et al. | VC and Cr3C2 doped WC–MgO compacts prepared by hot-pressing sintering | |
JP2011116597A (ja) | 焼結体および回転工具 | |
WO2012133328A1 (ja) | 硬質焼結合金 | |
KR20220100035A (ko) | 다결정 입방정계 질화붕소 복합 물질 | |
JP2011098842A (ja) | 焼結体とその製造方法、ならびに回転工具 | |
KR100614177B1 (ko) | 고내크레이터성 고강도 소결체 | |
Shi et al. | Microstructure and formation process of Ni-pool defect in WC–8Ni cemented carbides | |
Madheswaran et al. | Mechanical characterization of Aluminium–Boron carbide composites with influence of Calcium carbide particles | |
JPH06239660A (ja) | セラミック切削工具材料 | |
Kurapati et al. | Effect of wear parameters on dry sliding behavior of Fly Ash/SiC particles reinforced AA 2024 hybrid composites | |
Mahesh et al. | Investigation of the microstructure and wear behaviour of titanium compounds reinforced aluminium metal matrix composites | |
KR102109227B1 (ko) | 저 바인더의 내마모성 경질 금속 | |
JP2019203149A (ja) | 硬質材料およびその製造方法 | |
RU2644718C2 (ru) | Износостойкий наплавочный материал | |
Miranda et al. | Microstructural evolution of composite 8 WC-(Co, Ni): effect of the addition of SiC | |
JP5988430B2 (ja) | 立方晶窒化ホウ素焼結体およびその製造方法 | |
Ramesh et al. | Investigation on mechanical and fatigue behaviour of aluminium based SiC/ZrO2 particle reinforced MMC | |
JPH0245693B2 (ru) | ||
JP4282298B2 (ja) | 超微粒超硬合金 | |
Zaitsev et al. | Features of the influence of nanodispersed additions on the process of and properties of the Fe-Co-Cu-Sn sintered alloy | |
Mahesh et al. | Development and characterization of titanium nitride reinforced aluminium MMC’s through powder metallurgy technique | |
Shetty et al. | An Effect of SiO2 and Carbon Nano Tubes on Mechanical Properties of LM-12 Aluminium Alloy Hybrid Metal Matrix Composite |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180319 |