RU2752721C1 - Состав для наплавки - Google Patents
Состав для наплавки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752721C1 RU2752721C1 RU2020135131A RU2020135131A RU2752721C1 RU 2752721 C1 RU2752721 C1 RU 2752721C1 RU 2020135131 A RU2020135131 A RU 2020135131A RU 2020135131 A RU2020135131 A RU 2020135131A RU 2752721 C1 RU2752721 C1 RU 2752721C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- abrasive wear
- surfacing
- metal
- resistance
- deposited
- 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
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
- C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для аргонодуговой наплавки рабочих органов почвообрабатывающих сельскохозяйственных машин, работающих в условиях динамических нагрузок и абразивного износа. Состав для наплавки содержит, мас. %: углерод 1,0-2,5, хром 14,0-17,0, никель 1,0-2,0, марганец 2,0-4,0, кремний 1,0-2,0, вольфрам 1,0-2,0, ванадий 1,0-2,0, молибден 0,5-1,0, медь 1,0-2,0, азот 0,1-0,3, железо - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение физико-механических свойств, а именно твердости, прочности, ударной вязкости и прочности сцепления наплавленного слоя с основным металлом, а также повышение стойкости наплавленного металла к абразивному износу. 2 табл.
Description
Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для аргонодуговой наплавки рабочих органов почвообрабатывающих сельскохозяйственных машин, работающих в условиях динамических нагрузок и абразивного износа.
Известен порошковый сплав для наплавки лемехов посредством токов высокой частоты (авт. св. СССР №277976 опубл.), содержащий следующие компоненты, мас. %:
хром | 38,0-44,0 |
углерод | 5,0-5,5 |
кремний | 2,0-2,6 |
марганец | до 1,5 |
никель | 1,0-1,8 |
железо | остальное |
Недостатком данного сплава является то, что из-за высокого содержания углерода и хрома прочность сцепления твердого сплава с основным металлом низкая, а сплав склонен к образованию микротрещин и хрупкому разрушению.
Известен наплавочный порошок на железной основе (Патент RU №2696119 опубл.), содержащий следующие компоненты, мас. %:
углерод | 4,3-4,6 |
хром | 3,1-3,5 |
кремний | 2,2-2,6 |
марганец | 3,4-3,7 |
никель | 1,2-1,4 |
бор | 3,1-3,2 |
железо | остальное |
Однако в данном наплавочном порошке содержание таких легирующих элементов как углерод, бор и кремний в указанных диапазонах способствует образованию заэвтектической структуры, насыщенной избыточными карбидами, вследствие чего наплавленный слой имеет твердость 62…64 HRc и сопротивление ударным нагрузкам порядка 30…35 ударов до разрушения. В результате этого упомянутый наплавочный порошок непригоден для наплавки деталей, работающих в условиях динамических нагрузок и абразивного износа.
Прототипом изобретения является СОРМАЙТ сплав наплавочный прутковый и порошкообразный (ГОСТ 11545-65), который содержит следующие компоненты, мас. %:
хром | 25,0-31,0 |
никель | 3,0-5,0 |
углерод | 2,5-3,3 |
кремний | 2,8-3,5 |
марганец | до 1,5 |
сера | до 0,07 |
фосфор | до 0,08 |
железо | остальное |
Недостатком данного сплава является то, что для повышения твердости, прочности и износостойкости наплавленному слою необходимо проводить термическую обработку. Содержание же углерода и кремния в указанных диапазонах приводит к росту микронапряжений в металлической матрице и, как следствие, повышенному абразивному износу и сколам при динамических нагрузках. Кроме того, в сплаве присутствует сера, которая является вредной примесью, и содержание ее в составе не допускается более, чем 0,05 мас. %. Сера, вступая во взаимодействие с железом, образует сернистое железо (Fe2S3), которое имеет температуру плавления более низкую, чем у сплава, и является труднорастворимым в расплавленном металле. В процессе кристаллизации сплава сернистое железо кристаллизуется между кристаллами наплавленного металла, что приводит к возникновению горячих трещин. Также в сплаве присутствует фосфор, который, как и сера, является вредной примесью и поэтому его содержание не должно превышать более, чем 0,05 мас. %. Фосфор, соединяясь с железом, образует фосфористое железо, которое обладает высокой хрупкостью и придает стали хладноломкость.
Задачей является усовершенствование состава для аргонодуговой наплавки рабочих органов почвообрабатывающих сельскохозяйственных машин, обеспечивающего повышение эксплуатационных свойств.
Техническим результатом изобретения является повышение физико-механических свойств, а именно твердости, прочности, ударной вязкости и прочности сцепления наплавленного слоя с основным металлом, а также повышение стойкости наплавленного металла к абразивному износу.
Технический результат достигается тем, что состав для наплавки содержит углерод, хром, никель, марганец, кремний, железо, при этом дополнительно содержит вольфрам, ванадий, молибден, медь и азот при следующем соотношении компонентов, мас. %:
углерод | 1,0-2,5 |
хром | 14,0-17,0 |
никель | 1,0-2,0 |
марганец | 2,0-4,0 |
кремний | 1,0-2,0 |
вольфрам | 1,0-2,0 |
ванадий | 1,0-2,0 |
молибден | 0,5-1,0 |
медь | 1,0-2,0 |
азот | 0,1-0,3 |
железо | остальное |
Упрочнение предложенного наплавочного материала и повышение его физико-механических свойств, происходит за счет образования карбидных фаз хрома, вольфрама, ванадия с сохранением хорошей структурной стабильности наплавленного металла. Количество углерода выбрано из условия, при котором карбидообразующие элементы будут образовывать такое количество карбидов, которое обеспечит максимальную стойкость наплавленного металла к абразивному износу.
Заявленное содержание углерода и хрома в наплавленном металле позволяет придать сплаву структуру доэвтектического хромистого чугуна, состоящую в литом состоянии из зерен первичного аустенита и четверной аустенитокарбидной эвтектики, содержащей хром, вольфрам, ванадий, углерод, распределенной по границам аустенитных зерен. Указанное содержание хрома в сплаве позволяет обеспечить повышение стойкости наплавленного металла к абразивному износу за счет выделения дисперсных частиц карбидов типа (М7С3).
При уменьшении содержания углерода и хрома, структура сплава становится аустенитной, вместо дисперсных выделений частиц карбидов типа (М7С3) появляются крупные включения карбидов (М3С) цементитного типа, что приводит к снижению твердости и стойкости наплавленного слоя к абразивному износу; при увеличении содержания этих элементов сплав приобретает структуру заэвтектического чугуна с крупными выделениями первичных карбидов, что приводит к охрупчиванию наплавленного слоя и резкому снижению стойкости наплавленного металла к абразивному износу.
Введение марганца в состав для наплавки, способствует повышению стойкости наплавленного металла к абразивному износу, за счет образования марганцовистого метастабильного аустенита. Также, по сродству к углероду, марганец занимает промежуточное положение между хромом и железом, принимает участие в карбидообразовании, что способствует повышению ударной вязкости, прочности и стойкости наплавленного слоя к абразивному износу.
Содержание в составе для наплавки никеля в указанном диапазоне обеспечивает образование аустенитной структуры, так как аустенит, легированный никелем, надежно закрепляет карбидную фазу, предохраняя ее от выкрашивания, что приводит к повышению стойкости наплавленного металла к абразивному износу. Отсутствие превращения аустенита в мартенсит за счет содержания никеля в сочетании с марганцем и хромом при охлаждении наплавленного металла способствует сохранению высокой ударной вязкости, прочности и стойкости наплавленного металла абразивному износу.
Дополнительное введение в состав для наплавки меди в указанном диапазоне, способствует переохлаждению аустенита в наплавленном металле, так как соединения меди, хрома, марганца и никеля способствуют образованию аустенитной структуры по сечению наплавленного слоя, включая и зону сплавления, а также обеспечивают увеличение прочности сплавления наплавленного металла предложенного состава с основным металлом и снижают склонность наплавленного металла к абразивному износу и хрупкому разрушению.
Дополнительное введение азота в состав для наплавки в количестве 0,1-0,3 мас. %, способствует образованию нитридов и карбонитридов, и, распределяясь между карбонитридами и твердым раствором, обеспечивает повышение устойчивости последнего против распада, а в сочетании с марганцем и никелем сохранению высоких физико-механических свойств в условиях абразивного износа. При уменьшении содержания азота менее 0,1 мас. %, он почти полностью расходуется на образование упрочняющих фаз. При увеличении содержания азота более 0,3 мас. % образуется большое количество карбонитридов, которые выкрашиваясь в процессе изнашивания, снижают ударную вязкость и прочность наплавленного металла в условиях абразивного износа.
Ванадий являясь карбидо- и нитридообразующим элементом, совместно с углеродом и азотом образует упрочняющие фазы, что способствует повышению стойкости наплавленного металла к абразивному износу. Кроме этого образующиеся карбиды и карбонитриды, выделяясь из жидкого раствора и являясь центрами кристаллизации, способствуют измельчению структуры, что в свою очередь положительно сказывается на ударной вязкости и прочности наплавленного металла. Кроме этого дополнительное введение ванадия в количестве 1,0-2,0 мас. % способствует легированию основы наплавленного металла, повышая ее устойчивость против абразивного износа. Снижение содержания менее 1,0 мас. % ванадия малоэффективно из-за образования недостаточного количества упрочняющих фаз, способствующих повышению сопротивления абразивному износу; введение свыше 2,0 мас. % ванадия нецелесообразно из-за образования большого количества химических соединений ванадия, которые приводят к охрупчиванию наплавленного металла и снижению стойкости к абразивному износу.
Кремний, совместно с марганцем, выполняет задачу флюсующих добавок, то есть окисляясь и всплывая на поверхности, предотвращают выгорание летучих элементов и проникновение окислительных процессов вглубь сварочной ванны. Кроме того, сочетание кремния и азота в указанных диапазонах обеспечивает повышение прочности, ударной вязкости, прочности сцепления наплавленного металла с основным металлом и стойкости наплавленного слоя к абразивному износу за счет образования нитридов кремния (Si3N4). Однако, увеличение содержания кремния более 2,0 мас. % приводит к охрупчиванию наплавленного слоя и образованию горячих трещин.
Введение в состав для наплавки вольфрама в сочетании с углеродом, способствует образованию в наплавленном слое мелкодисперсных карбидов вольфрама (WC), которые равномерно располагаясь в металлической матрице измельчают ее и способствуют увеличению твердости и стойкости наплавленного металла к абразивному износу. Содержание вольфрама в сплаве менее 1,0 мас. % не обеспечивает требуемый эффект упрочнения и повышения абразивной износостойкости; при содержании вольфрама выше 2,0 мас. % образуется выделившаяся фаза из карбидов вольфрама (WC) в большом количестве в зернах, и тем самым ухудшается ударная вязкость наплавленного металла.
Добавление в состав для наплавки молибдена в сочетании с никелем способствует получению мелкокристаллической структуры и повышению стойкости наплавленного металла к абразивному износу. Кроме того, молибден связывает избыточный вольфрам, образуя твердые растворы и препятствуя его выделению в газообразном виде при аргонодуговой наплавке. Также введение молибдена обусловлено необходимостью повышения прочности матрицы наплавленного металла без снижения ее стойкости к абразивному износу. Это проявляется в измельчении зерна аустенита матрицы и образовании сложных карбидов ((MoCr)2С3).
Таким образом, заявляемый состав для наплавки с указанными диапазонами количественных показателей компонентов, характеризуется высокой ударной вязкостью, прочностью, твердостью, прочностью сцепления наплавленного слоя с основным металлом, а также высокой стойкостью наплавленного металла к абразивному износу.
Заявляемый состав для наплавки и сплав известного состава готовили посредством расплавления шихты в индукционной высокочастотной печи с последующей отливкой в прутки диаметром 5 мм и длиной 270 мм, химический состав которых представлен в таблице 1.
Состав в виде литых прутков и сплав известного состава наплавлялись способом аргонодуговой сварки на образцы из стали марки Л53.
Наплавленные образцы подвергались сравнительным испытаниям по следующим показателям:
- ударная вязкость наплавленного металла определялась по ГОСТ 9454-78;
- испытание на прочность, а именно временное сопротивление проводилось по ГОСТ 1497-84;
- твердость по Роквеллу определялась в соответствии с ГОСТ 9013-59 (ИСО 6508-86);
- относительная износостойкость наплавленных образцов определялась на машине СМТ-1 в соответствии с ГОСТ 23.224-86.
Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Таким образом, предлагаемый состав для наплавки позволяет повысить физико-механические свойства, а именно твердость, прочность, ударную вязкость и прочность сцепления наплавленного слоя с основным металлом, а также повысить стойкость наплавленного металла к абразивному износу.
Claims (2)
- Состав для наплавки, содержащий углерод, хром, никель, марганец, кремний, железо, отличающийся тем, что дополнительно содержит вольфрам, ванадий, молибден, медь и азот при следующем соотношении компонентов, мас. %:
-
углерод 1,0-2,5 хром 14,0-17,0 никель 1,0-2,0 марганец 2,0-4,0 кремний 1,0-2,0 вольфрам 1,0-2,0 ванадий 1,0-2,0 молибден 0,5-1,0 медь 1,0-2,0 азот 0,1-0,3 железо остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020135131A RU2752721C1 (ru) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Состав для наплавки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020135131A RU2752721C1 (ru) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Состав для наплавки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2752721C1 true RU2752721C1 (ru) | 2021-07-30 |
Family
ID=77226231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020135131A RU2752721C1 (ru) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Состав для наплавки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2752721C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2183688C1 (ru) * | 2001-03-20 | 2002-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью фирма "Спецметаллы" | Износостойкий сплав на основе железа |
JP5606994B2 (ja) * | 2010-09-30 | 2014-10-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 肉盛溶接材料及び肉盛溶接金属が溶接された機械部品 |
RU2702517C2 (ru) * | 2014-12-17 | 2019-10-08 | Уддехольмс АБ | Износостойкий сплав |
RU2705273C1 (ru) * | 2018-12-28 | 2019-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Состав для наплавки детали |
-
2020
- 2020-10-26 RU RU2020135131A patent/RU2752721C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2183688C1 (ru) * | 2001-03-20 | 2002-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью фирма "Спецметаллы" | Износостойкий сплав на основе железа |
JP5606994B2 (ja) * | 2010-09-30 | 2014-10-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 肉盛溶接材料及び肉盛溶接金属が溶接された機械部品 |
RU2702517C2 (ru) * | 2014-12-17 | 2019-10-08 | Уддехольмс АБ | Износостойкий сплав |
RU2705273C1 (ru) * | 2018-12-28 | 2019-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Состав для наплавки детали |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОСТ 11545-65. Сормайт. Сплав наплавочный прутковый и порошкообразный. 01.07.1966. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102206319B1 (ko) | 오스테나이트계 내마모 강판 | |
JP5655356B2 (ja) | 低温焼戻脆化割れ性に優れた耐摩耗鋼板 | |
KR102453321B1 (ko) | 오스테나이트계 내마모 강판 | |
AU2013302197B2 (en) | Method for producing molten steel having high wear resistance and steel having said characteristics | |
JPWO2008084749A1 (ja) | 被削性と強度特性に優れた機械構造用鋼 | |
JP2956324B2 (ja) | 加工性および転動疲労性に優れた軸受用鋼 | |
EP1577411A1 (en) | Steel for spring being improved in quenching characteristics and resistance to pitting corrosion | |
JP2018048399A (ja) | 耐摩耗鋼板およびその製造方法 | |
JP2018204109A (ja) | 耐摩耗厚鋼板 | |
GB2024862A (en) | High manganese non-magnetic steel | |
SE528454C2 (sv) | Utskiljningshärdbart martensitiskt rostfritt stål innefattande titansulfid | |
RU2752721C1 (ru) | Состав для наплавки | |
RU2752057C1 (ru) | Состав для наплавки | |
JP2019044206A (ja) | 厚肉耐摩耗鋼板およびその製造方法並びに耐摩耗部材の製造方法 | |
RU2679373C1 (ru) | Порошковая проволока | |
RU2303648C1 (ru) | Высокопрочная и высоковязкая немагнитная свариваемая сталь | |
JP2595609B2 (ja) | 浸炭焼入れ用快削鋼 | |
RU2606825C1 (ru) | Высокопрочная износостойкая сталь для сельскохозяйственных машин (варианты) | |
KR100445890B1 (ko) | 내마모강 및 그의 제조방법 | |
JP2760001B2 (ja) | 高速度工具鋼 | |
ES2903082T3 (es) | Acero para soportes de herramientas | |
Nurjaman et al. | Effect of molybdenum, vanadium, boron on mechanical properties of high chromium white cast iron in as-cast condition | |
JP2004169055A (ja) | 被削性に優れた時効硬化型高強度ベイナイト鋼部品およびその製造方法 | |
JP2007231320A (ja) | 耐摩耗鋼板 | |
JP2007231321A (ja) | 耐摩耗鋼板 |