RU2696119C1

RU2696119C1 - Surfacing powder based on iron

Info

Publication number: RU2696119C1
Application number: RU2018134322A
Authority: RU
Inventors: Сергей Алексеевич Сидоров; Денис Александрович Миронов; Яков Петрович Лобачевский; Игорь Викторович Лискин; Рашид Курбанович Курбанов; Анастасия Владимировна Миронова
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2019-07-31

Abstract

FIELD: agriculture; machine building.SUBSTANCE: invention can be used for protective surfacing of parts of agricultural machines, in particular, tillage, from abrasive wear. Welding powder contains components in the following ratio, wt%: carbon 4.3–4.6, chromium 3.1–3.5, silicon 2.2–2.6, manganese 3.4–3.7, nickel 1.2–1.4, boron 3.1–3.2, iron – the rest.EFFECT: surfacing with given powder provides higher wear resistance of working elements of agricultural machines in contact with abrasive soil medium.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, и может быть использовано для защиты деталей сельскохозяйственных машин, в частности, почвообрабатывающих, от абразивного износа.The invention relates to agricultural machinery, and can be used to protect parts of agricultural machines, in particular, tillage, from abrasion.

Известны порошки для защиты деталей от абразивного износа на железной основе, в частности, порошки типа ПГ-С27 (ГОСТ 21448-75) Торезского завода наплавочных твердых сплавов, или ПН-55-Т-30 НПО «Тулачермет». Такие порошки шорошо зарекомендовали себя при работе в абразивной среде с небольшим (менее 20% по объему) содержанием твердых частиц высокой абразивной способности.Powders are known for protecting parts from abrasive wear on an iron base, in particular, powders of the PG-S27 type (GOST 21448-75) of the Torez hard alloys surfacing plant, or PN-55-T-30 NPO Tulachermet. Such powders have well established themselves when working in an abrasive medium with a small (less than 20% by volume) solids content of high abrasive ability.

Недостатком известных порошков является быстрое истирание упрочненного слоя при работе деталей в абразивной среде с большим (более 50-60%) содержанием твердых частиц. В почвенной среде это в основном кварцевые инградиенты.A disadvantage of the known powders is the rapid abrasion of the hardened layer during operation of parts in an abrasive medium with a high (over 50-60%) solids content. In the soil, these are mainly quartz ingredients.

Известен наплавочный порошок на железной основе, принятый за прототип, ПГ-УС25, содержащий железную основу, углерод, хром, кремний, марганец, никель. Детали, упрочненные известным порошком, имеют хорошие показатели по износостойкости при работе в абразивной среде с содержанием твердых частиц более 70-80% в единице объема. Достоинством известного порошка является его относительно невысокая стоимость, что очень актуально при производстве деталей сельскохозяйственного назначения.Known iron-based surfacing powder, adopted as a prototype, PG-US25, containing iron base, carbon, chromium, silicon, manganese, nickel. Parts hardened by a known powder have good wear resistance when working in an abrasive medium with a solids content of more than 70-80% per unit volume. The advantage of the known powder is its relatively low cost, which is very important in the production of agricultural parts.

Недостатком известного порошка является быстрое истирание упрочненного слоя при работе в абразивной среде (в сельском хозяйстве это почва), обладающей большой твердостью и связностью. Это могут быть периоды засухи, состояние почвы после уборки некоторых культур, где почва становится твердой и жесткой, а также твердость зависит от структуры и механического состава почвенной среды.A disadvantage of the known powder is the rapid abrasion of the hardened layer when working in an abrasive medium (in agriculture it is soil), which has great hardness and cohesion. This can be periods of drought, the state of the soil after harvesting some crops, where the soil becomes hard and hard, and hardness depends on the structure and mechanical composition of the soil environment.

Технической задачей изобретения является повышение износостойкости наплавочного порошка на железной основе за счет применения дополнительного компонента в составе порошка для обеспечения заданной износостойкости почворежущих рабочих органов.An object of the invention is to increase the wear resistance of an iron-based surfacing powder by using an additional component in the composition of the powder to provide a given wear resistance of the soil-cutting working bodies.

Поставленная техническая задача достигается тем, что наплавочный порошок на железной основе содержит углерод хром, кремний, марганец и, согласно изобретению, дополнительно введен бор, при следующем соотношении компонентов, масс.%:The stated technical problem is achieved in that the iron-based surfacing powder contains carbon chromium, silicon, manganese and, according to the invention, boron is additionally introduced, in the following ratio of components, wt.%:

Углерод Carbon 4,3-4,64.3-4.6 Хром Chromium 3,1-3,53.1-3.5 Кремний Silicon 2,2-2,62.2-2.6 Марганец Manganese 3,4-3,73.4-3.7 Никель Nickel 1,2-1,41.2-1.4 Бор Boron 3,1-3,23.1-3.2

Изобретение поясняется чертежом (Фиг.1), на котором представлена зависимость износостойкости твердого сплава J_тс от содержания бора Вв его составе в пределах от 2 до 5%.The invention is illustrated in the drawing (Figure 1), which shows the dependence of the wear resistance of the hard alloy J _TC from the content of boron in its composition in the range from 2 to 5%.

При упрочнении наплавочным порошком с железной основой, содержащим углерод, хром, кремний, марганец, добавляют бор в количестве 3,1-3,2% по массе к единице объема всех компонентов наплавочного порошка.When hardening with a surfacing powder with an iron base containing carbon, chromium, silicon, manganese, boron is added in an amount of 3.1-3.2% by weight per unit volume of all components of the surfacing powder.

Введение в состав сплава на железной основе бора, в процессе наплавки происходит выравнивание микроструктуры наплавленного слоя и улучшается равномерность распределения зернового состава. Это способствует повышению твердости и износостойкости наплавляемого порошка. Также увеличивается сопротивляемость преждевременному разрушению (выкрашиванию). Introduction to the composition of the alloy on an iron base of boron, in the process of surfacing, the microstructure of the deposited layer is aligned and the uniform distribution of the grain composition improves. This helps to increase the hardness and wear resistance of the deposited powder. Also increases the resistance to premature destruction (spalling).

Добавки бора вызывают значительное измельчение зерен, улучшение прокаливаемости, повышение износостойкости в результате упрочнения границ зерен боридами. Возрастает твердость и горячая пластичность раплавляемого материала, что приводит к снижению трещинообразований.Boron additives cause significant grain refinement, improved hardenability, and increased wear resistance as a result of hardening of grain boundaries with borides. The hardness and hot ductility of the fused material increases, which leads to a decrease in crack formation.

Введение бора в количестве 3…4% в твердый сплав резко снижает поверхностное натяжение твердого сплава при его охлаждении после наплавки. Это приводит к адсорбции бора на границах растущих зерен и замедлению линейной скорости роста кристаллов и, соответственно, к измельчению структуры. Зона столбчатой кристаллизации сокращается, структура становится однородной и мелкозернистой, улучшаются пластические свойства. Дальнейшее повышение концентрации бора вызывает увеличение хрупкости наплавленного слоя.The introduction of boron in an amount of 3 ... 4% in the hard alloy sharply reduces the surface tension of the hard alloy when it is cooled after welding. This leads to boron adsorption at the boundaries of growing grains and to a slowdown in the linear crystal growth rate and, accordingly, to a refinement of the structure. The columnar crystallization zone is reduced, the structure becomes homogeneous and fine-grained, plastic properties improve. A further increase in boron concentration causes an increase in the fragility of the deposited layer.

Если количество бора уменьшать, то произойдет неравномерное распределение боридов, которые сосредотачиваются на границах зерен. Так как атомы бора меньше атомов железа, то бор, занимая свободные вакансии по границам зерен, уменьшает искаженность кристаллической решетки и, чем выше концентрация бора, тем более равномерно распределены кристаллы. Поэтому в общем случае бор улучшает качество наплавки.If the amount of boron is reduced, then an uneven distribution of borides will occur, which focus on the grain boundaries. Since boron atoms are smaller than iron atoms, boron, occupying free vacancies along grain boundaries, reduces the distortion of the crystal lattice and the higher the concentration of boron, the more uniformly distributed the crystals. Therefore, in the general case, boron improves the quality of surfacing.

В соответствии с поставленной технической задачей изобретения в наплавочный порошок на железной основе, содержащий углерод, хром, кремний, марганец, добавлен бор в количестве 3,1-3,2% по массе к единице объема всех компонентов наплавляемого порошка.In accordance with the technical objective of the invention, boron in an amount of 3.1-3.2% by weight per unit volume of all components of the deposited powder is added to an iron-based surfacing powder containing carbon, chromium, silicon, manganese.

Такое количество бора позволяет повысить износостойкость рабочих органов почвообрабатывающих машин на почвах повышенной изнашивающей способности. Such a quantity of boron makes it possible to increase the wear resistance of the working bodies of tillage machines on soils of increased wear ability.

Заданный диапазон изменения количества бора является оптимальным. Если количество бора будет меньше 3,1%, снизится износостойкость рабочего органа, и может произойти его затупление. Если количество бора будет больше 3,2 %, износостойкость твердого сплава увеличится по сравнению с основой рабочего органа и, вследствие его выступа перед основой, будет происходить выкрашивание наплавленного порошка.The specified range of changes in the amount of boron is optimal. If the amount of boron is less than 3.1%, the wear resistance of the working body will decrease, and its blunting may occur. If the amount of boron is more than 3.2%, the wear resistance of the hard alloy will increase in comparison with the base of the working body and, due to its protrusion in front of the base, the deposited powder will be chipped.

В результате реализации изобретения повышается износостойкость рабочих органов сельскохозяйственных машин, контактирующих с абразивной почвенной средой.As a result of the invention, the wear resistance of the working bodies of agricultural machines in contact with an abrasive soil medium is increased.

Claims

Iron-based surfacing powder containing carbon, chromium, silicon, manganese, characterized in that it additionally contains boron in the following ratio of components, wt.%:

Carbon 4.3-4.6 Chromium 3.1-3.5 Silicon 2.2-2.6 Manganese 3.4-3.7 Nickel 1.2-1.4 Boron 3.1-3.2 Iron rest