RU2679373C1 - Flux cored wire - Google Patents

Flux cored wire Download PDF

Info

Publication number
RU2679373C1
RU2679373C1 RU2018118097A RU2018118097A RU2679373C1 RU 2679373 C1 RU2679373 C1 RU 2679373C1 RU 2018118097 A RU2018118097 A RU 2018118097A RU 2018118097 A RU2018118097 A RU 2018118097A RU 2679373 C1 RU2679373 C1 RU 2679373C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cored wire
flux
manganese
metal
ferrotitanium
Prior art date
Application number
RU2018118097A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Николаевич Еремин
Александр Сергеевич Лосев
Сергей Александрович Бородихин
Арина Евгеньевна Маталасова
Иван Андреевич Пономарев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
Priority to RU2018118097A priority Critical patent/RU2679373C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2679373C1 publication Critical patent/RU2679373C1/en

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
    • B23K35/36Selection 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
    • B23K35/368Selection of non-metallic compositions of core materials either alone or conjoint with selection of soldering or welding materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention can be used for restoring and hardening parts of the running gear of tracked vehicles, crane wheels, and coupling cars. Flux-cored wire consists of a steel shell and a powdered charge and contains components in the following ratio, wt%: metallic manganese 3–5, manganese nitrated 2–4, ferrovanadium 1.5–3, molybdenum 2–3, ferrotitanium 3–5, ferrosilicon 1.5–3, ferroaluminium 1–2, boron carbide 1.0–2.0, boron nitride 1.0–2.0, sodium silicofluoride 0.5–1.0, iron powder 6.0–22.8, steel sheath – the rest. Composition of charge varies depending on deposition method including coefficients of transition of alloying elements in weld metal.
EFFECT: invention is aimed at improving the durability of the coatings deposited on the parts, working under shock-abrasive wear.
1 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области электродуговой наплавки порошковой проволокой деталей, воспринимающих абразивное изнашивание, качение и удары, и может быть использовано, например, для восстановления и упрочнения деталей ходовой части гусеничных машин, крановых колес, сцепок вагонов и т.п.The invention relates to the field of flux-cored wire surfacing of parts that perceive abrasive wear, rolling and impacts, and can be used, for example, to restore and harden parts of the undercarriage of tracked vehicles, crane wheels, trailer couplings, etc.

Известна безникелевая порошковая проволока (патент RU №2272701, B23k 35/368, опубл. Б.И. №9, 2006), предназначенная для наплавки открытой дугой деталей железнодорожного транспорта, таких как колеса, сцепки подвижного состава, содержащая следующие компоненты, мае, %:Known Nickel-free flux-cored wire (patent RU No. 2272701, B23k 35/368, publ. B. No. 9, 2006), designed for surfacing by an open arc parts of railway transport, such as wheels, rolling stock hitch, containing the following components, May %:

мрамор - 1-3marble - 1-3

рутиловый концентрат - 3-5rutile concentrate - 3-5

плавиковый шпат - 3-5fluorspar - 3-5

ферромарганец - 0,3-1,0ferromanganese - 0.3-1.0

ферротитан - 3-5ferrotitanium - 3-5

ферросилиций -0,1-1,0ferrosilicon -0.1-1.0

алюминиевый порошок - 0,1-0,8aluminum powder - 0.1-0.8

кремнефтористый натрий - 0,3-1,0sodium silicofluoride - 0.3-1.0

стальная оболочка - остальное.steel shell - the rest.

Целью создания такой самозащитной проволоки являлось достижение высокой производительности и низкой себестоимости технологии ее изготовления. В то же время твердость металла покрытия наплавленного этой проволокой составляет всего 220-280 НВ, что не обеспечивает высокой износостойкости такого металла.The goal of creating such a self-shielding wire was to achieve high productivity and low cost of technology for its manufacture. At the same time, the hardness of the coating metal deposited with this wire is only 220-280 HB, which does not provide high wear resistance of such a metal.

Известна порошковая проволока (авторское свидетельство СССР №280212, B23k 35/36, опубл. Б.И. №27, 1970), предназначенная для наплавки деталей гидромашин, содержащая следующие компоненты, %:Known flux-cored wire (USSR author's certificate No. 280212, B23k 35/36, publ. B.I. No. 27, 1970), designed for surfacing parts of hydraulic machines, containing the following components,%:

хром - 13-16chrome - 13-16

алюминий - 1-10aluminum - 1-10

ферротитан - 1-3ferrotitanium - 1-3

ферромолибден - 1-2,5ferromolybdenum - 1-2.5

марганец азотированный - 2-8nitrated manganese - 2-8

никель - 2-5nickel - 2-5

оболочка из армко-железа - остальное.armco iron shell - the rest.

Металл, наплавленный такой порошковой проволокой имеет аустенитно-мартенситную структуру, упрочняющуюся не только благодаря старению мартенсита, но и вследствие превращения нестабильного аустенита, легированного марганцем, в ε - фазу и мартенсит при пластической деформации. Такой металл имеет повышенную стойкость к кавитационному и гидроабразивному износу в агрессивных средах, но низкую начальную твердость и износостойкость в условиях ударно-абразивного износа и трения металла о металл.The metal deposited with such a flux-cored wire has an austenitic-martensitic structure, hardened not only due to the aging of martensite, but also due to the transformation of unstable austenite doped with manganese into the ε phase and martensite during plastic deformation. Such a metal has an increased resistance to cavitation and hydroabrasive wear in aggressive environments, but a low initial hardness and wear resistance in conditions of impact-abrasive wear and metal friction against metal.

Известна порошковая проволока (авторское свидетельство СССР №339368, B23k 35/36, опубл. Б.И. №17, 1972), предназначенная для наплавки деталей, работающих при значительных нагрузках в интервале температур до 900°С, содержащая следующее соотношение, вес %:Known flux-cored wire (USSR author's certificate No. 339368, B23k 35/36, publ. B.I. No. 17, 1972), designed for surfacing parts operating at significant loads in the temperature range up to 900 ° C, containing the following ratio, weight% :

феррованадий - 0,3-8ferrovanadium - 0.3-8

молибден - 4-11molybdenum - 4-11

никель - 0,3-5,5nickel - 0.3-5.5

ферроалюминий - 0,2-4ferroaluminium - 0.2-4

ферротитан - 0,3 - 4,5ferrotitanium - 0.3 - 4.5

ферронибий - 0,1-3ferronibium - 0.1-3

бор - 0,001-1boron - 0.001-1

азот -0,01-0,4nitrogen -0.01-0.4

углерод - 0,1-0,8carbon - 0.1-0.8

кремний -0,1-3silicon -0.1-3

марганец - 5-14Manganese - 5-14

хром - 2,5-14chrome - 2.5-14

вольфрам - 0,1-5,5tungsten - 0.1-5.5

стальная оболочка - остальное.steel shell - the rest.

Порошковая проволока с шихтой предложенного состава обеспечивает высокую твердость наплавленного металла, достигающую, в результате дисперсионного твердения при термической обработке, до 50-58 HRC. Однако такая проволока, вследствие использования бора, азота и углерода в несвязанном виде, и отсутствия компонентов, снижающих чувствительность к пористости, имеет низкие сварочные технологические характеристики. В процессе наплавки происходит их интенсивная выгорание, а наплавленный металл характеризуется наличием пор и трещин.A flux-cored wire with a batch of the proposed composition provides high hardness of the deposited metal, reaching, as a result of dispersion hardening during heat treatment, up to 50-58 HRC. However, such a wire, due to the use of boron, nitrogen and carbon in an unbound form, and the absence of components that reduce the sensitivity to porosity, has low welding technological characteristics. In the process of surfacing, they burn out intensively, and the deposited metal is characterized by the presence of pores and cracks.

Известна безникелевая порошковая проволока (авторское свидетельство СССР №407692, B23k 35/36, опубл. Б.И. №47, 1973), предназначенная для наплавки деталей, работающих в условиях абразивного износа, состав шихты которой взят в следующих соотношениях, %:Known nickel-free flux-cored wire (USSR author's certificate No. 407692, B23k 35/36, publ. BI No. 47, 1973), designed for surfacing parts operating under abrasive conditions, the composition of the charge is taken in the following ratios,%:

нитрид бора - 4-6boron nitride - 4-6

феррованадий - 5-7ferrovanadium - 5-7

алюминий - 0,9-1,0aluminum - 0.9-1.0

феррохром - 40-42ferrochrome - 40-42

ферротитан - 2-3ferrotitanium - 2-3

ферросилиций - 0,2-0,25ferrosilicon - 0.2-0.25

стальная оболочка - остальное.steel shell - the rest.

Такая порошковая проволока обеспечивает получение наплавленного металла с достаточно высокой твердостью до 51-56 HRC, но в связи с высокой концентрации в ней нитрида бора и отсутствия компонентов, снижающих чувствительность к пористости, имеет низкие сварочные технологические характеристики вследствие образования пор и плохого формирования валиков.Such a flux-cored wire provides a weld metal with a sufficiently high hardness of up to 51-56 HRC, but due to the high concentration of boron nitride in it and the absence of components that reduce the sensitivity to porosity, it has low welding technological characteristics due to the formation of pores and poor formation of rollers.

Известна порошковая проволока (авторское свидетельство СССР №551150 B23k 35/36, опубл. Б.И. №11, 1977), предназначенная для наплавки деталей, работающих при повышенных температурах в условиях абразивного и ударно-абразивного износа, содержащая следующие компоненты, вес, %:Known flux-cored wire (USSR author's certificate No. 551150 B23k 35/36, publ. B.I. No. 11, 1977), designed for surfacing parts operating at elevated temperatures in conditions of abrasive and impact-abrasive wear, containing the following components, weight, %:

карбид бора -2-3boron carbide -2-3

феррованадий - 0,5-5ferrovanadium - 0.5-5

ферротитан - 2,2-8ferrotitanium - 2.2-8

железный порошок - 1-12iron powder - 1-12

никель металлический - 2-4nickel metal - 2-4

борид хрома - 9-12chromium boride - 9-12

алюминий - 1,1-3aluminum - 1.1-3

ферромолибден - 2-7,5ferromolybdenum - 2-7.5

малоуглеродистаяlow carbon

стальная оболочка - остальное.steel shell - the rest.

Износостойкость металла, наплавленного такой порошковой проволокой, обеспечивается наличием мартенситно-аустенитной матрицы упрочненной карбидными и карбонитридными включениями. Для обеспечения существенного количества таких включений в наплавленном металле значительно увеличена концентрация карбида бора и борида хрома в шихте порошковой проволоки. Однако в этом случае получить наплавленный металл без трещин и сколов, даже на малом режиме и при наличии промежуточного слоя, затруднительно, что не позволяет существенно повысить износостойкость деталей. При наплавке такой порошковой проволокой деталей из сталей, содержащей 0,3-0,5% углерода происходит переход углерода из основного металла в наплавленный, что еще более усиливает процесс образования трещин в наплавленном покрытии. Для предупреждения их образования требуется нанесения промежуточного слоя и последующая его механическая обработка. При наплавке массивных деталей со скоростью 30-40 м/час требуется предварительный и сопутствующий подогрев, в противном случае, на поверхности наплавленного металла часто возникают трещины.The wear resistance of the metal deposited with such a flux-cored wire is ensured by the presence of a martensitic-austenitic matrix hardened by carbide and carbonitride inclusions. To ensure a significant amount of such inclusions in the deposited metal, the concentration of boron carbide and chromium boride in the charge of flux-cored wire is significantly increased. However, in this case it is difficult to obtain a weld metal without cracks and chips, even in the small mode and in the presence of an intermediate layer, which does not significantly increase the wear resistance of the parts. When surfacing parts made of steel containing 0.3-0.5% carbon with such a flux-cored wire, carbon is transferred from the base metal to the deposited metal, which further enhances the process of cracking in the deposited coating. To prevent their formation requires the application of an intermediate layer and its subsequent mechanical treatment. When surfacing massive parts at a speed of 30-40 m / h, preliminary and concurrent heating is required, otherwise, cracks often occur on the surface of the deposited metal.

Наиболее близким по технической сущности и химическому составу определяющего тип безникелевого высокомарганцовистого наплавленного металла является изобретение (авторское свидетельство СССР №398375, B23k 35/36, опубл. Б.И. №38, 1973), защищающееся порошковую проволоку для наплавки деталей, работающих в условиях ударно-абразивного износа, содержащую следующие компоненты, %:The closest in technical essence and chemical composition to determine the type of nickel-free high-manganese deposited metal is the invention (USSR author's certificate No. 398375, B23k 35/36, publ. B.I. No. 38, 1973), a flux-cored wire for surfacing parts operating in conditions shock-abrasive wear, containing the following components,%:

графит - 0,2-0,5graphite - 0.2-0.5

марганец металлический - 4,0-6,0metal manganese - 4.0-6.0

марганец азотированный - 5,0-10nitrated manganese - 5.0-10

феррованадий - 2,0-6,0ferrovanadium - 2.0-6.0

молибден металлический - 2,0-4,0metal molybdenum - 2.0-4.0

ферротитан - 4,0-9,0ferrotitanium - 4.0-9.0

алюминиевый порошок - 2,0-6,0aluminum powder - 2.0-6.0

ферросилиций - 0,5-2,0ferrosilicon - 0.5-2.0

железный порошок - 3,0-7,0iron powder - 3.0-7.0

лента стальная - остальное.steel tape - the rest.

Металл, полученный наплавкой такой порошковой проволокой, имеет хрупкую мартенситную матрицу, упрочненную большей частью карбидными включениями за счет введения в состав порошковой проволоки графита, что обусловливает высокую исходную твердость достигающую 56 HRC. Такая матрица не способна удерживать упрочняющие частицы от выкрашивания в условиях ударно-абразивного воздействия и не может существенно повысить износостойкость наплавленного металла. Кроме того, получить такой наплавленный металл без трещин и сколов, достаточно сложно, а осуществить его обработку режущим инструментом проблематично.The metal obtained by surfacing with such a flux-cored wire has a brittle martensitic matrix, hardened for the most part by carbide inclusions due to the introduction of graphite into the composition of the flux-cored wire, which leads to a high initial hardness of 56 HRC. Such a matrix is not capable of holding reinforcing particles from chipping under the conditions of impact-abrasive impact and cannot significantly increase the wear resistance of the deposited metal. In addition, it is quite difficult to obtain such a deposited metal without cracks and chips, and it is problematic to process it with a cutting tool.

Техническим результатом данного изобретения является снижение склонности к хрупкому разрушению и повышение долговечности (износостойкости) наплавленного металла, работающего в условиях ударно-абразивного воздействия с большими контактными нагрузками.The technical result of this invention is to reduce the tendency to brittle fracture and increase the durability (wear resistance) of the deposited metal, working in conditions of shock-abrasive impact with high contact loads.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в порошковой проволоке для наплавки деталей, состоящей из стальной оболочки и шихты, включающей марганец металлический, марганец азотированный, феррованадий, молибден, ферротитан, ферросилиций, согласно заявляемому техническому решению шихта дополнительно содержит ферроалюминий, карбид бора, нитрид бора и кремнефтористый натрий при следующем процентном соотношении компонентов, мас. %:The specified technical result is achieved due to the fact that in the flux-cored wire for surfacing parts, consisting of a steel sheath and a charge, including metallic manganese, nitrided manganese, ferrovanadium, molybdenum, ferrotitanium, ferrosilicon, according to the claimed technical solution, the charge additionally contains ferroaluminium, boron carbide, boron nitride and sodium silicofluoride in the following percentage ratio of components, wt. %:

марганец металлический - 3-5metal manganese - 3-5

марганец азотированный -2-4nitrated manganese -2-4

феррованадий - 1,5-3ferrovanadium - 1.5-3

молибден - 2-3molybdenum - 2-3

ферротитан - 3-5ferrotitanium - 3-5

ферросилиций - 1,5-3ferrosilicon - 1.5-3

ферроалюминий - 1-2ferroaluminium - 1-2

карбид бора - 1,0-2,0boron carbide - 1.0-2.0

нитрид бора - 1,0-2,0boron nitride - 1.0-2.0

кремнефтористый натрий - 0,5-1,0sodium silicofluoride - 0.5-1.0

железный порошок - 6-22,8iron powder - 6-22.8

стальная оболочка - остальное.steel shell - the rest.

Наличие в порошковой проволоке марганца в указанных пределах обеспечивает нахождение наплавленного металла в мартенситной области. Вместе с тем марганец способствует дисперсионному твердению стали. В процессе старения марганец значительно повышает прочность наплавленного металла вследствие аллотропических превращений. Кроме того, марганец обеспечивает высокую отпускную прочность и твердость металла.The presence of manganese in the flux-cored wire within the specified limits ensures that the deposited metal is in the martensitic region. However, manganese contributes to the dispersion hardening of steel. During aging, manganese significantly increases the strength of the deposited metal due to allotropic transformations. In addition, manganese provides high tempering strength and hardness of the metal.

Присутствие в порошковой проволоке азотированного марганца в указанных пределах создает необходимую концентрацию азота в наплавленном металле, обеспечивающую повышение его первоначальной твердости и общей износостойкости, а также хорошее формирование покрытия.The presence of nitrided manganese in the flux-cored wire within the specified limits creates the necessary concentration of nitrogen in the deposited metal, providing an increase in its initial hardness and overall wear resistance, as well as good coating formation.

Наличие в составе шихты феррованадия в пределах 1,5-3% повышает твердость наплавленного металла за счет связывания углерода и азота в карбиды и нитриды. Кроме того, ванадии значительно измельчает зерно, предупреждает рост крупных столбчатых кристаллов, в результате чего устраняется возможность образования «горячих» трещин и улучшаются физико-механические свойства наплавленного металла.The presence of ferrovanadium in the mixture in the range of 1.5-3% increases the hardness of the deposited metal due to the binding of carbon and nitrogen to carbides and nitrides. In addition, vanadium significantly grinds grain, prevents the growth of large columnar crystals, as a result of which the possibility of the formation of “hot” cracks is eliminated and the physical and mechanical properties of the deposited metal are improved.

Молибден повышает теплостойкость и прочность наплавленного металла. Способствует дисперсионному твердению образуя при старении упрочняющую фазу Fe2Mo, которая преимущественно выделяется на дислокациях в теле зерна, не снижая пластических свойств стали в результате термической обработки.Molybdenum increases the heat resistance and strength of the weld metal. It promotes dispersion hardening, forming, during aging, the strengthening phase Fe 2 Mo, which is predominantly released on dislocations in the grain body, without reducing the plastic properties of steel as a result of heat treatment.

Присутствие в составе шихты порошковой проволоки ферротитана в количестве 3-5% позволяет, наряду с алюминием, обеспечить раскисление наплавленного металла, а также реализовать механизм дополнительного его упрочнения дисперсными выделениями карбоборидов и карбонитридов титана. Концентрация ферротитана в составе шихты проволоки за пределами указанного количества не оказывает значительного влияния на технологические и эксплуатационные свойства наплавленного металла.The presence of ferrotitanium flux-cored wire in the amount of 3-5% in the mixture allows, along with aluminum, to provide deoxidation of the deposited metal, as well as to implement a mechanism for its additional hardening by dispersed precipitates of titanium carboborides and carbonitrides. The concentration of ferrotitanium in the composition of the wire charge beyond the specified amount does not significantly affect the technological and operational properties of the weld metal.

Наличие ферросилиция в шихте порошковой проволоки увеличивает степень упрочнения при старении наплавленного металла легированного молибденом, титаном и алюминием. Кремний существенно снижает предел растворимости молибдена в твердом растворе α-железа, увеличивая количество и дисперсность выделяющейся упрочняющей фазы при старении, так как введение 1% кремния равносильно дополнительному введению 2-3% молибдена. При концентрации кремния в наплавленном металле до 2,0% не происходит снижения его пластических свойств.The presence of ferrosilicon in a flux-cored wire charge increases the degree of hardening during aging of the deposited metal alloyed with molybdenum, titanium, and aluminum. Silicon significantly reduces the solubility limit of molybdenum in a solid solution of α-iron, increasing the amount and dispersion of the precipitated hardening phase during aging, since the introduction of 1% silicon is equivalent to the additional introduction of 2-3% molybdenum. When the silicon concentration in the deposited metal is up to 2.0%, there is no decrease in its plastic properties.

Присутствие в составе шихты ферроалюминия в количестве 1-2% обеспечивает раскисление сварочной ванны и предотвращает выгорание основных легирующих элементов в процессе наплавки за счет активного взаимодействия с кислородом, позволяет обеспечить высокие сварочно-технологические свойства порошковой проволоки, хорошую растекаемость, отсутствие пористости и чешуйчатости наплавленного металла. Кроме того, алюминий является энергичным нитридообразующим элементом, связывает азот в прочные соединения A1N и повышает тем самым теплостойкость наплавленного металла. Введение его в состав шихты порошковой проволоки в виде ферроалюминия обусловлено более высоким коэффициентом перехода в наплавленный металл, чем при использовании чистого порошка. Концентрация ферроалюминия в составе шихты проволоки за пределами указанного количества не оказывает значительного влияния на технологические и эксплуатационные свойства наплавленного металла.The presence of ferroaluminium in the composition in an amount of 1-2% ensures deoxidation of the weld pool and prevents burnout of the main alloying elements during surfacing due to active interaction with oxygen, ensures high welding and technological properties of the flux-cored wire, good flowability, lack of porosity and scale of the deposited metal . In addition, aluminum is an energetic nitride-forming element, binds nitrogen into durable A1N compounds and thereby increases the heat resistance of the deposited metal. Its introduction into the composition of a flux-cored wire charge in the form of ferroaluminium is due to a higher coefficient of transition to the deposited metal than when using pure powder. The concentration of ferroaluminium in the composition of the wire charge beyond the specified amount does not significantly affect the technological and operational properties of the deposited metal.

Введение в шихту проволоки, взамен графита, карбида бора в количестве 1,0-2,0% обеспечивает не только необходимую концентрацию углерода в наплавленном металле в пределах 0,2-0,5%, но и ведет к выделению в матрице боридной эвтектики, которая, располагаясь в виде каркаса между кристаллами, воспринимает часть нагрузки от контактного взаимодействия и рассредоточивает ее на большую площадь поверхности. Такая матрица способна удерживать образующиеся мелкодисперсные труднорастворимые высокопрочные карбиды, бориды и карбобориды от выкрашивания в условиях ударно-абразивного воздействия, что снижает склонность к хрупкому разрушению, способствуя увеличению износостойкости наплавленного металла. Содержание карбида бора менее 1,0% не обеспечивает нужного уровня износостойкости, а при повышении свыше 2,0% возрастает концентрация углерода в наплавке, что приводит к появлению трещин, охрупчиванию металла покрытия и падению его износостойкости.The introduction of a wire, instead of graphite, boron carbide in an amount of 1.0-2.0% provides not only the necessary concentration of carbon in the deposited metal in the range of 0.2-0.5%, but also leads to the release of boride eutectic in the matrix, which, located in the form of a frame between crystals, perceives a part of the load from contact interaction and disperses it over a large surface area. Such a matrix is capable of holding the resulting finely divided hardly soluble high-strength carbides, borides, and carboborides from spalling under shock-abrasive conditions, which reduces the tendency to brittle fracture, contributing to an increase in the wear resistance of the deposited metal. A boron carbide content of less than 1.0% does not provide the required level of wear resistance, and with an increase of more than 2.0%, the carbon concentration in the surfacing increases, which leads to cracking, embrittlement of the coating metal and a decrease in its wear resistance.

Введение в состав шихты предложенной порошковой проволоки нитрида бора позволяет получить высокую исходную твердость наплавленного металла, до воздействия контактно-ударного нагружения, обеспечивая получение его мелкозернистой структуры с увеличенным количеством неметаллической фазы за счет насыщения сварочной ванны частицами нитридов, температура плавления которых выше температуры плавления сплава, а твердость - выше твердости металлической основы наплавленного слоя. Вместе с этим, благодаря наличию азота, наплавленный металл в результате пластической деформации упрочняется более интенсивно, чем металл не содержащий азот. Содержание нитрида бора в шихте менее 1,0% не обеспечивает нужного уровня износостойкости. Малый насыпной вес нитрида бора не дает возможности введения его в состав шихты в большом количестве вследствие ограничения значением максимального коэффициента заполнения порошковой проволоки. Поэтому дополнительно азот вводится и посредством азотированного марганца. При содержании в порошковой проволоке нитрида бора свыше 2,0% и азотированного марганца свыше 4% возрастает концентрация азота в наплавке, что приводит к появлению пор, и падению износостойкости покрытия.Introduction to the composition of the charge of the proposed flux-cored wire of boron nitride allows one to obtain a high initial hardness of the deposited metal prior to contact-impact loading, providing it with a fine-grained structure with an increased amount of non-metallic phase due to saturation of the weld pool with nitride particles, the melting temperature of which is higher than the melting point of the alloy, and the hardness is higher than the hardness of the metal base of the deposited layer. At the same time, due to the presence of nitrogen, the deposited metal as a result of plastic deformation hardens more intensively than the metal not containing nitrogen. The content of boron nitride in the charge of less than 1.0% does not provide the desired level of wear resistance. The low bulk density of boron nitride does not allow introducing it into the composition of the charge in large quantities due to the limitation of the maximum fill factor of the flux-cored wire. Therefore, nitrogen is additionally introduced through nitrided manganese. When the content of boron nitride in the flux-cored wire exceeds 2.0% and nitrided manganese over 4%, the nitrogen concentration in the surfacing increases, which leads to the appearance of pores and a decrease in the wear resistance of the coating.

Введение в состав порошковой проволоки кремнефтористого натрия Na2SiF6 в количестве 0,5-1,0% позволяет значительно снизить концентрацию содержание водорода в наплавленном металле, что подавляет процесс порообразования и повышает его трещиноустойчивость.Introduction to the composition of the flux-cored wire of sodium silicofluoride Na 2 SiF 6 in an amount of 0.5-1.0% can significantly reduce the concentration of hydrogen in the deposited metal, which inhibits the pore formation process and increases its crack resistance.

Железный порошок необходим для получения расчетного коэффициента заполнения порошковой проволоки, что обеспечивает получение наплавленного металла требуемого химического состава.Iron powder is necessary to obtain the estimated fill factor of the flux-cored wire, which ensures the production of weld metal of the required chemical composition.

Предложенная порошковая проволока обеспечивает комплексное упрочнение наплавленного металла за счет образования в мартенситной матрице карбидных, нитридных, карбобориднонитридных и интерметаллидных фаз.The proposed flux-cored wire provides complex hardening of the deposited metal due to the formation of carbide, nitride, carboborononitride and intermetallic phases in the martensitic matrix.

Для количественной оценки воздействия легирующих элементов на свойства наплавленного металла было изготовлено шесть составов порошковой проволоки: 2, 3 и 4 составы предлагаемой проволоки, 1 и 5 составы с содержанием компонентов, выходящих за заявляемые пределы, 6 - состав прототипа (табл. 1).To quantify the effect of alloying elements on the properties of the deposited metal, six flux-cored wire compositions were made: 2, 3 and 4 compositions of the proposed wire, 1 and 5 compositions with the content of components beyond the declared limits, 6 - the composition of the prototype (table. 1).

В качестве оболочки использовали стальную ленту марки 08 кп размером 15×0,5 мм по ГОСТ 503-81. Коэффициент заполнения такой порошковой проволоки составляет 42%. В качестве шихты использовали смесь порошков, марганца марки Мн 998 по ГОСТу 6008-90, марганца азотированного марки Мн92Н6 по ГОСТу 6008-90, феррованадия марки ФВд50У0,3 по ГОСТу 27130-94, молибдена по ТУ 48-19-316-92, ферротитана марки ФТи70С1 по ГОСТу 4761-91, ферросилиция марки ФС75 по ГОСТу 1415-93, ферроалюминия марки ФА-50 по ГОСТу 26590-85, карбида бора по ГОСТу 5744-85, нитрида бора ТУ 26.8-0022 226-007-2003, кремнефтористого натрия по ТУ 113-08-587-86, железа марки ПЖР2 по ГОСТу 9849-86, графита кристаллического литейного марки ГЛ-1 по ГОСТу 5279-74, алюминия марки ПА-4 по ГОСТу 5494-95.A steel tape of 08 kp brand size 15 × 0.5 mm in accordance with GOST 503-81 was used as a shell. The fill factor of such a flux-cored wire is 42%. As the mixture used a mixture of powders, manganese grade Mn 998 according to GOST 6008-90, manganese nitrided grade Mn92N6 according to GOST 6008-90, ferrovanadium grade FVd50U0,3 according to GOST 27130-94, molybdenum according to TU 48-19-316-92, ferrotitanium grade FTi70S1 according to GOST 4761-91, ferrosilicon grade FS75 according to GOST 1415-93, ferroaluminium grade FA-50 according to GOST 26590-85, boron carbide according to GOST 5744-85, boron nitride TU 26.8-0022 226-007-2003, sodium silicofluoride according to TU 113-08-587-86, iron of the ПЖР2 brand according to GOST 9849-86, graphite of the crystalline foundry grade GL-1 according to GOST 5279-74, aluminum grade PA-4 according to GOST 5494-95.

Figure 00000001
Figure 00000001

Наплавка предложенной проволокой может производиться как в среде защитных газов, так и под флюсом.Surfacing with the proposed wire can be carried out both in the environment of shielding gases and under flux.

Новая порошковая проволока всех изготовленных вариантов прошла сварочно-технологические испытания при наплавке в аргоне темплетов из стали 45 размером 20×60×250 мм. При наплавке образцов использовали сварочный полуавтомат ПДГО-510. Порошковая проволока обеспечивает хорошие сварочно-технологические свойства при наплавке на постоянном токе обратной полярности.The new flux-cored wire of all the manufactured variants passed welding and technological tests during surfacing in argon of steel templates of steel 45 with a size of 20 × 60 × 250 mm. When surfacing the samples used automatic welding machine PDGO-510. Flux cored wire provides good welding and technological properties when surfacing with direct current of reverse polarity.

Дюрометрические исследования проводили на образцах из наплавленного металла после наплавки и старения (выдержка при 500°С - 6 час). Твердость по Роквеллу измеряли на приборе ТК-2 (за величину твердости бралось среднее значение результатов 3 замеров).Durometric studies were carried out on samples of deposited metal after surfacing and aging (exposure at 500 ° C for 6 hours). Rockwell hardness was measured on a TK-2 instrument (the average value of the results of 3 measurements was taken as the hardness value).

Испытания на износ проводили на лабораторной установке в условиях мокрого абразивного трения металла о металл (диск-кулачок) при удельном давлении на изнашиваемых поверхностях 1 МПа. Полученные результаты выражались в виде коэффициента относительной износостойкости 8, численно равного отношению весовых потерь эталона (сталь 30X13) и испытуемого металла за одинаковое время.Tests for wear were carried out in a laboratory setup under conditions of wet abrasive friction of metal against metal (disk-cam) at a specific pressure on wear surfaces of 1 MPa. The results were expressed as a relative wear resistance coefficient of 8, numerically equal to the ratio of the weight loss of the standard (steel 30X13) and the test metal for the same time.

Испытания на стойкость состаренного наплавленного металла к хрупкому разрушению и на способность металла в состоянии после наплавки упрочнятся наклепом проводили на молоте МА4129 при энергии удара 0,1 кДж. При этом количество ударов до появления первой трещины являлось критерием определения стойкости наплавленного металла к хрупкому разрушению. Упрочнение наплавленного металла наклепом определяли измерением твердости по методу Роквелла.Tests for the resistance of the aged deposited metal to brittle fracture and for the ability of the metal in the state after surfacing to be hardened by riveting were carried out on a MA4129 hammer at an impact energy of 0.1 kJ. Moreover, the number of strokes before the first crack appeared was a criterion for determining the resistance of the weld metal to brittle fracture. The hardening of the weld metal was determined by measuring the hardness by the Rockwell method.

Результаты испытаний приведены в таблице №2.The test results are shown in table No. 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

Приведенные в таблице 2 результаты испытаний показывают, что составы порошковой проволоки NN 2-4 являются оптимальными и обеспечивают получение наплавленного металла повышенной твердости и высокой износостойкости не склонного к хрупкому разрушению, пористости и трещинообразованию.The test results shown in table 2 show that the flux-cored wire compositions NN 2-4 are optimal and provide deposited metal of increased hardness and high wear resistance not prone to brittle fracture, porosity and crack formation.

Анализ результатов испытаний показал, что, по сравнению с использованием порошковой проволоки - прототипа, применение предлагаемой новой порошковой проволоки позволит увеличить коэффициент относительной износостойкости наплавленного металла е с 2,1 до 2,4-3,1 при этом стойкость к хрупкому разрушению повышается в 3-4,5 раза, а степень упрочнения наклепом достигает 20-40%.Analysis of the test results showed that, compared with the use of cored wire - the prototype, the use of the proposed new cored wire will increase the coefficient of relative wear resistance of the weld metal e from 2.1 to 2.4-3.1 while the resistance to brittle fracture increases by 3 -4.5 times, and the degree of hardening hardening reaches 20-40%.

Такие свойства наплавленного металла полученного порошковой проволокой заявленного состава можно объяснить тем, что вследствие введения в шихту комплекса карбида бора и нитрида бора удается получить новый композиционный дисперсионно-твердеющий металл с боридной эвтектикой и большим количеством высокопрочных дисперсных фаз, дополнительно упрочняющийся в результате пластической деформации, и приобретающий в следствие этого повышенную стойкость в условиях ударно-абразивного износа.Such properties of the deposited metal obtained by a flux-cored wire of the claimed composition can be explained by the fact that due to the introduction of a complex of boron carbide and boron nitride into the charge, it is possible to obtain a new composite precipitation hardening metal with boride eutectic and a large number of high-strength dispersed phases, additionally hardened as a result of plastic deformation, and acquiring as a consequence of this increased resistance in conditions of impact-abrasive wear.

Металл покрытия после наплавки новой порошковой проволокой в зависимости от концентрации легирующих элементов имеет твердость 40÷45 HRC, после старения при 500°С в течение 2 часов 48÷53 HRC, после старения при 500°С в течение 6 часов 51÷56 HRC, после старения при 500°С в течение 10 часов 53÷58 HRC.The coating metal after surfacing with new flux-cored wire, depending on the concentration of alloying elements, has a hardness of 40 ÷ 45 HRC, after aging at 500 ° C for 2 hours 48 ÷ 53 HRC, after aging at 500 ° C for 6 hours 51 ÷ 56 HRC, after aging at 500 ° C for 10 hours 53 ÷ 58 HRC.

Технологические испытания новой порошковой проволоки показали, что в процессе наплавки обеспечивается устойчивое горение дуги, хорошее формирование валика наплавного металла, отсутствие трещин и наплывов.Technological tests of the new flux-cored wire have shown that during the surfacing process, stable arc burning, good formation of the weld metal roller, and the absence of cracks and sagging are ensured.

Использование предложенной порошковой проволоки для наплавки деталей ходовой части гусеничных машин позволяет значительно повысить их износостойкость и срок службы.The use of the proposed flux-cored wire for surfacing parts of the chassis of tracked vehicles can significantly increase their wear resistance and service life.

Claims (2)

Порошковая проволока для наплавки деталей, работающих в условиях ударно-абразивного износа, состоящая из стальной оболочки и шихты, включающей марганец металлический, марганец азотированный, феррованадий, молибден, ферротитан, ферросилиций, железный порошок, отличающаяся тем, что шихта дополнительно содержит ферроалюминий, карбид бора, нитрид бора и кремнефтористый натрий при следующем процентном соотношении компонентов порошковой проволоки, мас.%:A flux-cored wire for surfacing parts working under conditions of impact-abrasive wear, consisting of a steel shell and a mixture including metallic manganese, nitrided manganese, ferrovanadium, molybdenum, ferrotitanium, ferrosilicon, an iron powder, characterized in that the mixture additionally contains ferroaluminium, boron carbide boron nitride and sodium silicofluoride in the following percentage ratio of the components of the cored wire, wt.%: марганец металлическийmanganese metal 3-53-5 марганец азотированныйnitrated manganese 2-42-4 феррованадийferrovanadium 1,5-31,5-3 молибденmolybdenum 2-32-3 ферротитанferrotitanium 3-53-5 ферросилицийferrosilicon 1,5-31,5-3 ферроалюминийferroaluminium 1-21-2 карбид бораboron carbide 1,0-2,01.0-2.0 нитрид бораboron nitride 1,0-2,01.0-2.0 кремнефтористый натрийsodium silicofluoride 0,5-1,00.5-1.0 железный порошокiron powder 6-22,86-22.8 стальная оболочкаsteel sheath остальноеrest
RU2018118097A 2018-05-16 2018-05-16 Flux cored wire RU2679373C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018118097A RU2679373C1 (en) 2018-05-16 2018-05-16 Flux cored wire

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018118097A RU2679373C1 (en) 2018-05-16 2018-05-16 Flux cored wire

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2679373C1 true RU2679373C1 (en) 2019-02-07

Family

ID=65273619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018118097A RU2679373C1 (en) 2018-05-16 2018-05-16 Flux cored wire

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2679373C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206282U1 (en) * 2021-04-05 2021-09-03 Общество с ограниченной ответственностью "АСМ Группа" Flux-cored wire for surfacing parts subject to high abrasive wear
RU2785557C1 (en) * 2022-04-27 2022-12-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" ФГБОУ ВО "СибГИУ" Cord wire
CN116329802A (en) * 2023-03-31 2023-06-27 江苏九洲新材料科技有限公司 High-wear-resistance nickel-based alloy flux-cored wire and preparation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU398375A1 (en) * 1972-07-12 1973-09-27 И. Разиков, Н. В. Королев , О. И. Рылов Уральский политехнический институт С. М. Кирова POWDER WIRE FOR SURFACING
SU592550A1 (en) * 1976-08-24 1978-02-15 Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова Powder-core electrode wire composition
US6124569A (en) * 1997-06-09 2000-09-26 La Soudure Autogene Francaise Flux-cored welding wire with a low nitrogen content
RU2514754C2 (en) * 2012-08-22 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Powder wire
RU2619547C1 (en) * 2015-12-23 2017-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Flux cored wire for welding deposition

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU398375A1 (en) * 1972-07-12 1973-09-27 И. Разиков, Н. В. Королев , О. И. Рылов Уральский политехнический институт С. М. Кирова POWDER WIRE FOR SURFACING
SU592550A1 (en) * 1976-08-24 1978-02-15 Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова Powder-core electrode wire composition
US6124569A (en) * 1997-06-09 2000-09-26 La Soudure Autogene Francaise Flux-cored welding wire with a low nitrogen content
RU2514754C2 (en) * 2012-08-22 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Powder wire
RU2619547C1 (en) * 2015-12-23 2017-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Flux cored wire for welding deposition

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206282U1 (en) * 2021-04-05 2021-09-03 Общество с ограниченной ответственностью "АСМ Группа" Flux-cored wire for surfacing parts subject to high abrasive wear
RU2785557C1 (en) * 2022-04-27 2022-12-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" ФГБОУ ВО "СибГИУ" Cord wire
RU2801387C1 (en) * 2022-12-19 2023-08-08 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Cored wire
CN116329802A (en) * 2023-03-31 2023-06-27 江苏九洲新材料科技有限公司 High-wear-resistance nickel-based alloy flux-cored wire and preparation method thereof
CN116329802B (en) * 2023-03-31 2024-04-02 江苏九洲新材料科技有限公司 High-wear-resistance nickel-based alloy flux-cored wire and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102128026B1 (en) Ultrahigh-strength, high toughness, wear-resistant steel plate and manufacturing method thereof
JP6214674B2 (en) High hardness low alloy wear resistant steel sheet and method for producing the same
JP6251291B2 (en) High toughness low alloy wear resistant steel sheet and method for producing the same
KR102076053B1 (en) High-Performance Low-Alloy Wear-Resistant Steel Sheet and Method of Manufacturing the Same
EP2881486B1 (en) Abrasion resistant steel plate with high strength and high toughness, and process for preparing same
EP2881485B1 (en) Abrasion resistant steel plate with high strength and high toughness, and process for preparing same
RU2619547C1 (en) Flux cored wire for welding deposition
CN103194674B (en) A kind of HB360 grade wear-resisting steel plate and manufacture method thereof
RU2429957C1 (en) Flux cored wire
CN104400259A (en) High-hardness hardfacing electrode
RU2679373C1 (en) Flux cored wire
US5900077A (en) Hardness, strength, and fracture toughness steel
RU2679374C1 (en) Flux cored wire
RU2704338C1 (en) Flux cored wire
RU2467854C1 (en) Powder wire
RU2736537C1 (en) Flux cored wire
RU2682940C1 (en) Flux cored wire
RU2753397C1 (en) Casting of high-strength wear-resistant steel and methods for heat treatment of castings of high-strength wear-resistant steel
JP2019127633A (en) Clad steel plate and method for producing the same
RU2739362C1 (en) Flux cored wire
JP6816729B2 (en) Clad steel sheet and its manufacturing method
JPH07188859A (en) Powder high speed steel
RU2679372C1 (en) Flux cored wire
JP5016172B2 (en) High fatigue strength and high rigidity steel and manufacturing method thereof
RU2356714C2 (en) Flux cored electrode