RU2739362C1 - Flux cored wire - Google Patents
Flux cored wire Download PDFInfo
- Publication number
- RU2739362C1 RU2739362C1 RU2020120331A RU2020120331A RU2739362C1 RU 2739362 C1 RU2739362 C1 RU 2739362C1 RU 2020120331 A RU2020120331 A RU 2020120331A RU 2020120331 A RU2020120331 A RU 2020120331A RU 2739362 C1 RU2739362 C1 RU 2739362C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flux
- cored wire
- metal
- charge
- surfacing
- Prior art date
Links
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
- B23K35/36—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
- B23K35/368—Selection 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
Description
Изобретение относится к области электродуговой наплавки порошковой проволокой деталей, работающих в условиях ударно-абразивного износа, например, для восстановления и упрочнения зубьев ковшей экскаватора и ножей скребковых устройств.The invention relates to the field of electric-arc surfacing with flux-cored wire of parts operating under conditions of shock-abrasive wear, for example, for the restoration and hardening of excavator bucket teeth and scraper blades.
Известна высокохромистая порошковая проволока (авторское свидетельство СССР №534331, B23k 35/368, опубл. 05.11.1976, БИ №41) для износостойкой наплавки деталей, подвергающихся абразивному изнашиванию, состоящую из стальной малоуглеродистой оболочки и шихты, содержащей хром и карбид бора при следующем процентном отношении, мас.%:Known high-chromium flux-cored wire (USSR author's certificate No. 534331, B23k 35/368, publ. 05.11.1976, BI No. 41) for wear-resistant surfacing of parts subject to abrasive wear, consisting of a steel low-carbon shell and a charge containing chromium and boron carbide in the following percentage, wt%:
Однако металл, наплавленный известной порошковой проволокой, имеет очень высокую твердость (до 67 HRC), что сильно усложняет технологию его наплавки и последующую обработку. Такой металл хрупок и склонен к образованию трещин и сколов, что снижает износостойкость наплавленных деталей.However, the metal deposited with the known flux-cored wire has a very high hardness (up to 67 HRC), which greatly complicates the technology of its surfacing and subsequent processing. Such a metal is brittle and prone to cracking and chips, which reduces the wear resistance of the deposited parts.
Известна высокохромистая порошковая проволока (авторское свидетельство СССР № 407692, B23k 35/36, опубл. 10.12.1973, БИ №47) для наплавки деталей, работающих в условиях абразивного износа, состав шихты которой взят в следующих соотношениях, мас.%:Known high-chromium flux-cored wire (USSR author's certificate No. 407692, B23k 35/36, publ. 10.12.1973, BI No. 47) for surfacing parts operating under abrasive wear, the composition of the charge is taken in the following ratios, wt.%:
Такая порошковая проволока обеспечивает получение наплавленного металла достаточно высокой твердостью до 51-56 HRC, но недостаточной ударостойкостью. Кроме того из-за 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.This flux-cored wire provides the deposited metal with a sufficiently high hardness up to 51-56 HRC, but with insufficient impact resistance. In addition, due to the high concentration of boron nitride in it and the absence of components that reduce sensitivity to porosity, it has low welding technological characteristics due to the formation of pores and poor formation of beads.
Известна хромистая порошковая проволока (Патент RU 2661159, B23k 35/368, опубл. 12.07.2018, БИ №20) для наплавки запорной арматуры, содержащая компоненты в следующем процентном соотношении компонентов, мас.%:Known chromium flux-cored wire (Patent RU 2661159, B23k 35/368, publ. 12.07.2018, BI No. 20) for surfacing shut-off valves, containing components in the following percentage of components, wt.%:
Металл, полученный такой порошковой проволокой имеет высокую износостойкость при работе в условиях трения металла о металл в контакте с коррозионной средой без ударных нагрузок. Твердость такого металла достигает 60 HRC, он хрупок и склонен к образованию трещин.The metal obtained with such a flux-cored wire has high wear resistance when operating under conditions of metal-to-metal friction in contact with a corrosive medium without shock loads. The hardness of such a metal reaches 60 HRC, it is brittle and prone to cracking.
Известна хромистая порошковая проволока легированная медью (Патент RU 1817400, B23k 35/368, опубл. 27.10.1996, БИ №30) для наплавки деталей, работающих в условиях абразивного износа, состоящей из стальной оболочки и порошкообразной шихты содержащей компоненты в следующем процентном соотношении, мас.%:Known chromium flux-cored wire alloyed with copper (Patent RU 1817400, B23k 35/368, publ. 27.10.1996, BI No. 30) for surfacing parts operating under abrasive wear conditions, consisting of a steel shell and a powdery charge containing components in the following percentage, wt%:
Газошлакообразующие:Gas slag-forming:
Однако металл, наплавленный такой порошковой проволокой, имеет очень высокую твердость (до 66 HRC), что сильно усложняет технологию наплавки и последующую обработку. Такой металл склонен к трещинообразованию, хотя выделения в структуре соединений меди тормозят распределение образующихся трещин.However, the metal deposited with such a flux-cored wire has a very high hardness (up to 66 HRC), which greatly complicates the surfacing technology and subsequent processing. Such a metal is prone to cracking, although precipitation in the structure of copper compounds inhibits the distribution of cracks.
Известна хромистая порошковая проволока легированная ниобием (авторское свидетельство СССР 447235, B23k 35/36, опубл. 25.10.1974, БИ №39) для механизированной электродуговой наплавки деталей машин, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания с ударными нагрузками, состав шихты которой взят в следующих соотношениях, мас.%:Known chromium flux-cored wire alloyed with niobium (USSR inventor's certificate 447235, B23k 35/36, publ. 10/25/1974, BI No. 39) for mechanized electric arc surfacing of machine parts operating under conditions of intense abrasive wear with shock loads, the composition of the charge is taken in the following ratios, wt%:
Однако металл, наплавленный такой порошковой проволокой, имеет невысокую твердость (до 50 HRC), поэтому не может в полной мере сочетает высокую абразивную износостойкость с ударостойкостью.However, the metal deposited with such a flux-cored wire has a low hardness (up to 50 HRC), therefore it cannot fully combine high abrasive wear resistance with impact resistance.
Известна высокомарганцовистая порошковая проволока (авторское свидетельство СССР №500951, B23k 35/36, опубл. 30.01.1976, БИ №4), предназначенная для механизированной наплавки деталей, подвергающихся абразивному изнашиванию, шихта которой содержит ферромарганец и карбид бора при следующем процентном отношении, мас.%:Known high-manganese flux-cored wire (USSR inventor's certificate No. 500951, B23k 35/36, publ. 01/30/1976, BI No. 4), intended for mechanized surfacing of parts subject to abrasive wear, the charge of which contains ferromanganese and boron carbide at the following percentage, wt .%:
Структура наплавленного металла состоит из мартенситно-аустенитной матрицы и эвтектики, с твердостью в 60-65 HRC. Он обладает хорошей абразивной износостойкость, но не выдерживает ударные нагрузки, так как склонен к трещинообразованию, вследствие высокого содержания углерода.The weld metal structure consists of a martensitic-austenitic matrix and eutectic, with a hardness of 60-65 HRC. It has good abrasive wear resistance, but does not withstand shock loads, as it is prone to cracking due to its high carbon content.
Известна хромо-марганцовистая порошковая проволока (авторское свидетельство СССР 419350, B23k 35/36, опубл. 15.03.1974, БИ №10) для наплавки металла работающего в условиях высоких ударных нагрузок, состав шихты которой взят в следующих соотношениях, мас.%:Known chromium-manganese flux-cored wire (USSR author's certificate 419350, B23k 35/36, publ. 03/15/1974, BI No. 10) for surfacing metal operating under high shock loads, the composition of the charge is taken in the following proportions, wt.%:
Металл, наплавленный такой порошковой проволокой, хотя и обладает высокой стойкостью против образования трещин, однако обеспечивает высокий уровень сопротивления смятию только в результате наклепа, а в первоначальный момент воздействия нагрузки его твердость незначительна и износостойкость невелика.The metal deposited with such a flux-cored wire, although it has a high resistance to cracking, however, provides a high level of crush resistance only as a result of work-hardening, and at the initial moment of exposure to the load, its hardness is negligible and wear resistance is low.
Наиболее близким по технической сущности и химическому составу является изобретение (авторское свидетельство СССР № 513821, В23k 35/36 опубл. 15.05.1976, Б.И. № 18), защищающее высокохромистую порошковую проволоку для износостойкой наплавки деталей, подвергающихся абразивному и ударному воздействию, состоящую из стальной малоуглеродистой оболочки и шихты, состав которой взят в следующих соотношениях, мас.%:The closest in technical essence and chemical composition is an invention (USSR author's certificate No. 513821, B23k 35/36 publ. 05/15/1976, BI No. 18), which protects high-chromium flux-cored wire for wear-resistant surfacing of parts exposed to abrasive and shock effects, consisting of a steel low-carbon shell and a charge, the composition of which is taken in the following ratios, wt%:
Такая порошковая проволока обеспечивает наплавленный металл с высокой твердостью до 65 HRC, однако, вследствие очень высокого содержания углерода может работать только в условиях незначительных ударных нагрузок. Вместе с этим получить такой проволокой наплавленный металл без трещин и сколов достаточно сложно. Кроме того, порошковая проволока имеет низкие сварочные технологические характеристики вследствие образования пор и плохого формирования валиков. This flux-cored wire provides a weld metal with a high hardness of up to 65 HRC, however, due to the very high carbon content, it can only work under low impact loads. At the same time, it is rather difficult to obtain a deposited metal without cracks and chips with such a wire. In addition, flux-cored wire has poor welding performance due to pore formation and poor bead formation.
Технической задачей данного изобретения является повышение износостойкости наплавленного металла, работающего в условиях абразивного износа и значительных ударных нагрузок.The technical objective of this invention is to increase the wear resistance of the deposited metal operating under conditions of abrasive wear and significant shock loads.
Технический результат достигается за счет того, что в порошковой проволоке для наплавки деталей, состоящей из стальной оболочки и шихты, включающей феррованадий, карбид бора, ферротитан и железный порошок, согласно заявляемому техническому решению шихта дополнительно содержит феррохром углеродистый, марганец, нитрид бора, феррониобий и медь при следующем процентном соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved due to the fact that in the flux-cored wire for surfacing parts, consisting of a steel shell and a charge, including ferrovanadium, boron carbide, ferrotitanium and iron powder, according to the claimed technical solution, the charge additionally contains carbon ferrochrome, manganese, boron nitride, ferroniobium and copper with the following percentage of components, wt%:
Вследствие отсутствия в шихте графита и уменьшения в ней предельного количества карбида бора по сравнению с прототипом снижается хрупкость наплавленного металла.Due to the absence of graphite in the charge and a decrease in the limiting amount of boron carbide in it in comparison with the prototype, the brittleness of the deposited metal decreases.
Введение в состав порошковой проволоки феррохрома углеродистого 8-12% обеспечивает образование в наплавленном металле структуры высокоуглеродистого мартенсита. Так же порошок феррохрома углеродистого обусловливает однородность состава шихты проволоки по хрому и углероду, что улучшает равномерное распределение в наплавленном металле комплексных соединений, тем самым повышая стабильность свойств наплавленных покрытий.The introduction of carbon ferrochrome 8-12% into the composition of flux-cored wire ensures the formation of a high-carbon martensite structure in the deposited metal. Also, the carbon ferrochrome powder determines the uniformity of the composition of the wire charge with respect to chromium and carbon, which improves the uniform distribution of complex compounds in the deposited metal, thereby increasing the stability of the properties of the deposited coatings.
Введение в шихту порошковой проволоки марганца в количестве 5-7% в комплексе с заявленным количеством феррохрома углеродистого обеспечивает образование мартенситной матрицы с небольшим количеством остаточного аустенита с высокой плотностью подвижных дислокаций, что создает условия для протекания пластической деформации и тем самым придает матрице повышенную пластичность и повышает стойкость металла ударным нагрузкам. Марганец может также, как непосредственно участвовать в образовании упрочняющих фаз с титаном, так и усиливать эффект упрочнения за счет уменьшения предела растворимости меди в твердом растворе α-железа. Концентрация в шихте порошковой проволоки менее 5% марганца не обеспечивает заметного повышения пластичности, а при повышении его выше 7% образуется значительное количество остаточного аустенита снижающего твердость наплавленного металла.The introduction of 5-7% manganese cored wire into the charge in combination with the declared amount of carbon ferrochrome provides the formation of a martensitic matrix with a small amount of retained austenite with a high density of mobile dislocations, which creates conditions for plastic deformation and thereby gives the matrix increased plasticity and increases resistance of metal to shock loads. Manganese can also both directly participate in the formation of hardening phases with titanium and enhance the hardening effect due to a decrease in the solubility limit of copper in a solid solution of α-iron. Concentration of less than 5% manganese in the charge of flux-cored wire does not provide a noticeable increase in ductility, and when it rises above 7%, a significant amount of retained austenite is formed, which reduces the hardness of the deposited metal.
Наличие в шихте порошковой проволоки карбида бора ведет к образованию в наплавленном металле мартенситной структуры с эвтектикой, мелкодисперсными труднорастворимыми высокопрочными карбидами, боридами и карбоборидами, способствующих увеличению износостойкости наплавленного металла. Содержание карбида бора менее 0,5% не обеспечивает нужного уровня износостойкости, а при повышении её свыше 1,0% возрастает процентное содержание углерода в наплавке, что приводит к охрупчиванию наплавленного металла и падению его износостойкости.The presence of boron carbide in the charge of flux-cored wire leads to the formation in the deposited metal of a martensitic structure with eutectics, finely dispersed hardly soluble high-strength carbides, borides and carboborides, which increase the wear resistance of the deposited metal. Boron carbide content less than 0.5% does not provide the required level of wear resistance, and when it rises above 1.0%, the percentage of carbon in the surfacing increases, which leads to embrittlement of the deposited metal and a drop in its wear resistance.
Введение в состав шихты предложенной порошковой проволоки нитрида бора в указанных пределах повышает твердость наплавленного металла, обеспечивая получение его мелкозернистой структуры с увеличенным количеством неметаллической фазы за счет насыщения сварочной ванны частицами нитридов, температура плавления которых выше температуры плавления сплава. Концентрация нитрида бора в шихте менее 0,5% не обеспечивает нужного уровня износостойкости, а при повышении свыше 1,5% возрастает процентное содержание азота в наплавке, что приводит к появлению пор, и падению износостойкости наплавленного металла.The introduction of the proposed flux-cored wire of boron nitride in the specified limits increases the hardness of the deposited metal, providing its 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 temperature of the alloy. The concentration of boron nitride in the charge less than 0.5% does not provide the required level of wear resistance, and with an increase over 1.5%, the percentage of nitrogen in the surfacing increases, which leads to the appearance of pores and a drop in the wear resistance of the deposited metal.
Введение в шихту проволоки таких боридных соединений в комплексе обусловливает образование в структуре наплавленного металла боридной эвтектики, которая, располагаясь в виде каркаса между кристаллами мартенсита, воспринимает часть нагрузки от удельных давлений и контактного взаимодействия и рассредоточивает ее на большую площадь поверхности, что увеличивает стойкость наплавленного металла, работающего в условиях истирания к ударным нагрузкам. При этом также образуются мелкодисперсные труднорастворимые высокопрочные карбиды, бориды, нитриды, карбобориды и карбонитриды, способствующие увеличению износостойкости наплавленного металла. The introduction of such boride compounds into the wire charge in the complex causes the formation of a boride eutectic in the structure of the deposited metal, which, being located in the form of a framework between the crystals of martensite, takes part of the load from specific pressures and contact interaction and disperses it over a large surface area, which increases the resistance of the deposited metal operating under abrasion conditions to shock loads. At the same time, finely dispersed hardly soluble high-strength carbides, borides, nitrides, carboborides and carbonitrides are formed, which contribute to an increase in the wear resistance of the deposited metal.
Медь в пределах 2-4% вводится не только как упрочняющая добавка, но и как добавка образующая в наплавленном металле самостоятельную «мягкую фазу», позволяющую предохранить сплав от хрупкого разрушения и значительно снизить внутренние термические остаточные напряжения после затвердевания наплавленного металла. Мягкие выделения меди на границах карбоборид, карбонитрид, мартенсит и аустенит, и внедрение её в кристаллические решетки карбида и нитрида бора, увеличивает количество атомов бора со стабильными sp3 – конфигурациями, ослабляет силы связей в кристаллической решетке и увеличивает способность металлоподобных фаз к релаксации упругих напряжений, тем самым останавливают рост трещин при их возникновении, что эквивалентно увеличению пластичности металла. Медь также стабилизирует карбидную и нитридную фазы в наплавленном металле за счет уменьшения диссоциации карбида и нитрида бора, что ослабляет степень их выкрашивания и тем самым повышая износостойкость. Концентрация меди в шихте менее 2% не обеспечивает заметного повышения пластичности, а при превышении свыше 4: начинается выделение меди в виде прослоек по границе зерен, что уменьшает количество «мягкой» фазы и снижается пластичность металла.Copper in the range of 2-4% is introduced not only as a hardening additive, but also as an additive that forms an independent "soft phase" in the deposited metal, which allows protecting the alloy from brittle fracture and significantly reducing internal thermal residual stresses after solidification of the deposited metal. Soft precipitation of copper at the boundaries of carboboride, carbonitride, martensite and austenite, and its incorporation into the crystal lattices of carbide and boron nitride, increases the number of boron atoms with stable sp 3 - configurations, weakens bond forces in the crystal lattice and increases the ability of metal-like phases to relax elastic stresses , thereby stopping the growth of cracks when they occur, which is equivalent to an increase in the ductility of the metal. Copper also stabilizes the carbide and nitride phases in the deposited metal by reducing the dissociation of boron carbide and nitride, which weakens the degree of their spalling and thereby increases wear resistance. The concentration of copper in the charge less than 2% does not provide a noticeable increase in plasticity, and when exceeding 4: copper begins to precipitate in the form of interlayers along the grain boundary, which reduces the amount of "soft" phase and reduces the plasticity of the metal.
Введение в состав шихты феррониобия в пределах 2-4% обеспечивает получение карбидов и боридов ниобия в процессе расплавления и кристаллизации наплавленного металла, которые, распределяясь в матрице нового типа, обеспечивают металлу высокую износостойкость в условиях абразивного изнашивания и восприятия статического давления с большими контактными нагрузками. При введении феррониобия в шихту свыше 4 мас.%. Повышения эффекта износостойкости металла не наблюдается.The introduction of ferroniobium into the composition of the charge in the range of 2-4% ensures the production of niobium carbides and borides in the process of melting and crystallization of the deposited metal, which, being distributed in a matrix of a new type, provide the metal with high wear resistance under conditions of abrasive wear and the perception of static pressure with large contact loads. With the introduction of ferroniobium into the charge over 4 wt.%. No increase in the effect of metal wear resistance is observed.
Наличие в составе шихты феррованадия в пределах 2,5-4,5% повышает прочность наплавленного металла за счет карбонитридного упрочнения, вследствие связывания углерода и азота в карбиды и нитриды ванадия.The presence of ferrovanadium in the composition of the charge in the range of 2.5-4.5% increases the strength of the deposited metal due to carbonitride hardening, due to the binding of carbon and nitrogen into vanadium carbides and nitrides.
Титан, введенный в состав шихты в виде ферротитана, обеспечивает интерметаллидное упрочнение и ускоряет процесс дисперсионного твердения при высоком содержании бора.Titanium, introduced into the composition of the charge in the form of ferrotitanium, provides intermetallic hardening and accelerates the precipitation hardening process at a high boron content.
Введение железного порошка способствует равномерности плавления шихты и оболочки, что улучшает сварочно-технологические свойства порошковой проволоки. Кроме того, железный порошок необходим для получения расчетного коэффициента заполнения порошковой проволоки, что обеспечивает получение наплавленного металла требуемого химического состава.The introduction of iron powder contributes to the uniformity of melting of the charge and the shell, which improves the welding and technological properties of the flux-cored wire. In addition, iron powder is required to obtain the calculated filling factor of the flux-cored wire, which ensures that the deposited metal of the required chemical composition is obtained.
Для количественной оценки воздействия легирующих элементов на свойства наплавленного металла по известной технологии были изготовлены 6 составов порошковой проволоки: 2, 3 и 4 – составы предлагаемой проволоки; 1 и 5 – составы с содержанием компонентов, выходящими за пределы; 6 – состав прототипа, с учетом перерасчета состава его шихты в количественный состав порошковой проволоки при коэффициенте заполнения 45%; приведенные табл. 1. For a quantitative assessment of the effect of alloying elements on the properties of the deposited metal, 6 compositions of flux-cored wire were manufactured using the known technology: 2, 3 and 4 - compositions of the proposed wire; 1 and 5 - compositions with the content of components outside the limits; 6 - the composition of the prototype, taking into account the recalculation of the composition of its charge into the quantitative composition of flux-cored wire with a filling factor of 45%; given table. one.
В качестве оболочки использовали стальную ленту марки 08 кп размером 15×0,5 мм по ГОСТ 503-81. В качестве шихты использовали смесь порошков феррованадия марки ФВд50У0,3 по ГОСТу 27130 - 94, карбида бора по ГОСТу 5744-85, нитрида бора ТУ 26.8-0022 226-007-2003, ферротитана марки ФТи70С1 по ГОСТу 4761-91, феррохрома высокоуглеродистого марки FeCr70C70LSLP по ГОСТу 4757 - 91 (ISO 5448 - 81), марганца марки Мн998 по ГОСТу 6008-90, феррониобия марки ФНб65 по ГОСТу 16773 - 2003 (ISO 5453-80), меди марки ПМС-1 по ГОСТу 4960-2009, графита кристаллического литейного марки ГЛ-1 по ГОСТу 5279-74, феррохрома марки ФХ001А по ГОСТу 4757-91 (ИСО 5448-81), железа марки ПЖР2 по ГОСТу 9849-86.A steel strip of grade 08 kp with a size of 15 × 0.5 mm in accordance with GOST 503-81 was used as a shell. A mixture of powders of ferrovanadium grade FVd50U0.3 as per GOST 27130 - 94, boron carbide as per GOST 5744-85, boron nitride TU 26.8-0022 226-007-2003, ferrotitanium grade FTi70S1 as per GOST 4761-91, high-carbon ferrochrome grade L FeCr70C70LS according to GOST 4757 - 91 (ISO 5448 - 81), manganese grade Mn998 according to GOST 6008-90, ferroniobium grade FNb65 according to GOST 16773 - 2003 (ISO 5453-80), copper grade PMS-1 according to GOST 4960-2009, crystalline graphite foundry GL-1 grade in accordance with GOST 5279-74, ferrochrome FH001A grade in accordance with GOST 4757-91 (ISO 5448-81), iron grade PZhR2 in accordance with GOST 9849-86.
Состав шихты варьируется в зависимости от способа наплавки с учетом коэффициентов перехода легирующих элементов в наплавленный металл. Наплавка предложенной проволокой может производиться как под флюсом, так и в среде защитных газов.The composition of the charge varies depending on the method of surfacing, taking into account the transition coefficients of alloying elements into the deposited metal. Surfacing with the proposed wire can be performed both under flux and in shielding gases.
Порошковыми проволоками ∅ 2,6 мм полуавтоматом ПДГО-510 в аргоне выполнялась трехслойная наплавка на ребро пластин из стали 45 толщиной 20 мм. Из наплавленного металла изготавливались образцы для проведения исследований по известным методам.Flux-cored wires 2.6 mm by semiautomatic device PDGO-510 in argon were used for three-layer surfacing on the edge of plates of 45 steel with a thickness of 20 mm. Specimens were made from the deposited metal for research using known methods.
Дюрометрические исследования проводили на образцах из наплавленного металла после наплавки, отжига и закалки. Твердость по Роквеллу измеряли на приборе ТК-2.Durometric studies were carried out on specimens of deposited metal after surfacing, annealing, and quenching. Rockwell hardness was measured using a TK-2 device.
Испытания на абразивный износ проводили на дробилке щековой лабораторной ЩД 6 на образцах из наплавленного металла. В качестве абразивного материала использовался гранитный щебень марки М1200 фракции от 15 до 20 мм по ГОСТу 8267-93. Количество щебня для полного цикла испытаний 25 кг. Перед началом испытаний и после обработки каждых 5 кг абразива проверялся вес и профиль образцов. Полученные результаты выражались в виде коэффициента относительной износостойкости ε, численно равного отношению весовых потерь эталона (наплавленного металла электродами Т-590) и испытуемого металла.Tests for abrasive wear were carried out on a laboratory jaw crusher ShchD 6 on samples of deposited metal. As an abrasive material, we used granite crushed stone, grade M1200, fraction from 15 to 20 mm in accordance with GOST 8267-93. The amount of crushed stone for a full test cycle is 25 kg. The weight and profile of the samples were checked before the start of the tests and after the treatment of every 5 kg of abrasive. The results obtained were expressed in the form of a coefficient of relative wear resistance ε, numerically equal to the ratio of weight losses of the standard (deposited metal with T-590 electrodes) and the tested metal.
Испытания на склонность наплавленного металла к хрупкому разрушению проводили на молоте МА4129 при энергии удара 0,1 кДж. За износостойкость принимали количество ударов до появления первой трещины.Tests for the tendency of the deposited metal to brittle fracture were carried out on an MA4129 hammer at an impact energy of 0.1 kJ. The number of impacts before the appearance of the first crack was taken as the wear resistance.
Результаты дюрометрических исследований и испытаний на износостойкость сведены в таблицу 2.The results of durometric studies and tests for wear resistance are summarized in Table 2.
Таблица 2table 2
ударовnumber
blows
10 см2 1-2 on
10 cm 2
l=100 мм1-2 on
l = 100 mm
l=100 мм3-4 on
l = 100 mm
Как видно из таблицы 2, наилучшими свойствами обладает металл, полученный порошковыми проволоками 2, 3 и 4 состава. As can be seen from table 2, the best properties are possessed by the metal obtained with flux-cored wires 2, 3 and 4 of composition.
Твердость наплавленного металла полученного этими составами несколько меньше по сравнению с твердостью металла прототипа, однако, количество ударов до появления первой трещины, характеризующее хрупкость такого металла находится в пределах 17-36, в то время как у металла-прототипа – всего 8. Анализ испытаний показывает, что по сравнению с использованием порошковой проволоки – прототипа, применение предлагаемой новой проволоки позволяет увеличить коэффициент относительной износостойкости наплавленного металла с 1,23 до 1,62-2,48 при снижении его хрупкости в 2,1-4,5 раза. В случае необходимости механической обработки такого наплавленного металла проводится отжиг при температуре 900 – 2 часа, при этом твердость снижается до 41-44 HRC. После механической обработки проводится закалка с температурой 1020°C, при этом твердость возрастает до 55-60 HRC. В целом данные составы позволяют получать беспористый наплавленный металл, превосходящий металл, полученный проволокой-прототипом по стойкости к абразивному износу и ударным нагрузкам.The hardness of the deposited metal obtained with these compositions is slightly less than the hardness of the prototype metal, however, the number of impacts before the first crack appears, characterizing the brittleness of such a metal, is in the range of 17-36, while for the prototype metal - only 8. Test analysis shows that, in comparison with the use of a flux-cored wire - a prototype, the use of the proposed new wire makes it possible to increase the coefficient of relative wear resistance of the deposited metal from 1.23 to 1.62-2.48 with a decrease in its brittleness by 2.1-4.5 times. If it is necessary to mechanically treat such deposited metal, annealing is carried out at a temperature of 900 - 2 hours, while the hardness is reduced to 41-44 HRC. After machining, hardening is carried out at a temperature of 1020 ° C, while the hardness increases to 55-60 HRC. In general, these compositions make it possible to obtain a non-porous weld metal, superior to the metal obtained by the prototype wire in terms of resistance to abrasive wear and impact loads.
Такие свойства наплавленного металла полученного порошковой проволокой заявленного состава можно объяснить тем, что он представляет собой композиционную структуру, состоящую из многокомпонентных фаз на основе железа, ванадия, ниобия и меди (FeB; V3B4; NbB2; Cu3N) расположенных в виде каркаса между кристаллами мартенсита, упрочненного тугоплавкими карбидами (NbC, Fe4C0,63), нитридами (TiN; Cr0.5V0.5N; BN;) и интерметаллидными фазами (CuTi; Cr0,7Fe0,3) обладающих высокой микротвердостью.Such properties of the deposited metal obtained by flux-cored wire of the claimed composition can be explained by the fact that it is a composite structure consisting of multicomponent phases based on iron, vanadium, niobium and copper (FeB; V 3 B 4 ; NbB 2 ; Cu 3 N) located in the form of a framework between crystals of martensite, reinforced with refractory carbides (NbC, Fe 4 C 0.63 ), nitrides (TiN; Cr 0.5 V 0.5 N; BN;) and intermetallic phases (CuTi; Cr 0.7 Fe 0.3 ) possessing high microhardness.
Металл, полученный предложенной порошковой проволокой характеризуется отсутствуем трещин, пор, высокой твердостью, при сохранении пластических свойств на достаточно высоком уровне, что позволяет значительно повысить износостойкость наплавленных деталей дорожных машин.The metal obtained by the proposed flux-cored wire is characterized by the absence of cracks, pores, high hardness, while maintaining the plastic properties at a sufficiently high level, which can significantly increase the wear resistance of the welded parts of road machines.
Данное техническое решение создано в рамках выполнения гранта РНФ Соглашение №17-19-01224.This technical solution was created within the framework of the RSF grant, Agreement No. 17-19-01224.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020120331A RU2739362C1 (en) | 2020-06-19 | 2020-06-19 | Flux cored wire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020120331A RU2739362C1 (en) | 2020-06-19 | 2020-06-19 | Flux cored wire |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2739362C1 true RU2739362C1 (en) | 2020-12-23 |
Family
ID=74062995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020120331A RU2739362C1 (en) | 2020-06-19 | 2020-06-19 | Flux cored wire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2739362C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU428893A1 (en) * | 1973-02-23 | 1974-05-25 | ||
| SU513821A1 (en) * | 1974-11-06 | 1976-05-15 | Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова | Powder wire |
| SU823045A1 (en) * | 1979-05-18 | 1981-04-23 | Краматорский Индустриальный Институт | Powder wire composition |
| RU1769481C (en) * | 1990-06-14 | 1994-08-30 | Ветер Владимир Владимирович | Flux-cored wire for surfacing |
| RU2294273C2 (en) * | 2005-03-09 | 2007-02-27 | Закрытое акционерное общество "Завод сварочных материалов" | Powder wire for surfacing |
| CN101954549A (en) * | 2010-09-19 | 2011-01-26 | 山东建筑大学 | Argon arc cladding iron-based powder |
| CN101804530B (en) * | 2010-05-07 | 2011-08-24 | 邯郸市永固冶金备件有限公司 | Special flux-cored wire for surfacing repair of BD roller |
-
2020
- 2020-06-19 RU RU2020120331A patent/RU2739362C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU428893A1 (en) * | 1973-02-23 | 1974-05-25 | ||
| SU513821A1 (en) * | 1974-11-06 | 1976-05-15 | Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова | Powder wire |
| SU823045A1 (en) * | 1979-05-18 | 1981-04-23 | Краматорский Индустриальный Институт | Powder wire composition |
| RU1769481C (en) * | 1990-06-14 | 1994-08-30 | Ветер Владимир Владимирович | Flux-cored wire for surfacing |
| RU2294273C2 (en) * | 2005-03-09 | 2007-02-27 | Закрытое акционерное общество "Завод сварочных материалов" | Powder wire for surfacing |
| CN101804530B (en) * | 2010-05-07 | 2011-08-24 | 邯郸市永固冶金备件有限公司 | Special flux-cored wire for surfacing repair of BD roller |
| CN101954549A (en) * | 2010-09-19 | 2011-01-26 | 山东建筑大学 | Argon arc cladding iron-based powder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2720307C (en) | Hard-facing alloys having improved crack resistance | |
| CA2550454C (en) | Hardfacing electrode | |
| US4499158A (en) | Welded structural member having high erosion resistance | |
| US20160318282A1 (en) | Hardfacing incorporating carbide particles | |
| Berns et al. | Microstructure of Fe-Cr-C hardfacing alloys with additions of Nb, Ti and, B | |
| Hart | Resistance to hydrogen cracking in steel weld metals | |
| RU2429957C1 (en) | Flux cored wire | |
| CA2711822A1 (en) | Steel based composite material, filler material and method for making such | |
| RU2514754C2 (en) | Powder wire | |
| Prysyazhnyuk et al. | Impact and abrasion wear resistance of the hardfacings based on high-manganese steel reinforced with multicomponent carbides of Ti-Nb-Mo-VC system | |
| Srikarun et al. | Influence of different welding processes on microstructure, hardness, and wear behavior of martensitic hardfaced cladding | |
| RU2739362C1 (en) | Flux cored wire | |
| RU2679373C1 (en) | Flux cored wire | |
| RU2679374C1 (en) | Flux cored wire | |
| RU2736537C1 (en) | Flux cored wire | |
| RU2478030C1 (en) | Powder wire for building up | |
| RU2467854C1 (en) | Powder wire | |
| RU2682940C1 (en) | Flux cored wire | |
| RU2641590C2 (en) | Powder wire | |
| RU2704338C1 (en) | Flux cored wire | |
| JP3038778B2 (en) | Welding wire for high hardness overlay | |
| KR960000413B1 (en) | Flux cored wire | |
| Yang et al. | Effect of titanium content on microstructure and wear resistance of hardfacing alloy | |
| RU2679372C1 (en) | Flux cored wire | |
| RU2634526C1 (en) | Powder wire charge |