SU1731550A1

SU1731550A1 - Состав электродного покрыти

Info

Publication number: SU1731550A1
Application number: SU904777651A
Authority: SU
Inventors: Сергей Николаевич Попов; Александр Анатольевич Митяев; Алексей Георгиевич Кругликов
Original assignee: Запорожский машиностроительный институт им.В.Я.Чубаря
Priority date: 1990-01-04
Filing date: 1990-01-04
Publication date: 1992-05-07

Abstract

Использование: наплавка деталей машин в химической, нефт ной и металлургической отрасл х промышленности, работающих в агрессивных средах в услови х абразивного и газоабразивного изнашиваний. Сущность изобретени : состав электродного покрыти содержит, мае.%: плавиковый шпат 5-15: ферромарганец 2-14; графит 05-3,5; карбид кремни 25-65: мрамор 2,5- 5.5, лигатура: железо - хром - бор - алюминий - кремний 5-32; рутил 2-8; слюда 3-9. 1табл.

Description

Изобретение относитс к сварке, а именно к наплавочным материалам, примен емым при наплавке деталей машин, работающих в агрессивных средах в услови х абразивного и газоабразивного изнашивани , и может найти применение дл наплавки деталей, используемых в химической нефт ной, металлургической и целлюлозно- бумажной промышленности, а также дл защиты быстроизнашивающихс узлов и деталей теплоэнергетического горно-обо гатительного и смесительного оборудовани .

Дл предварительной и восстановительной наплавки быстроизнашивающихс деталей широко используютс стандартные наплавочные электроды типа Т-590 и Т-620 а также другие известные электроды С целью повышени технологичности и износостойкости в услови х абразивного изнашивани в состав слектродных покрытий ввод т такие элемен ы-упрочнители, как углерод , ферротитан, ферробор, феррохром карбид хрома, диборид титана вызывающие карбидное, боридное или интерметал- лидное упрочнение высоколегированного металла.

Известен электрод дл износостойкой наплавки, содержащий в покрытии плавиковый шпат, ферромарганец, графит, алюминиевый порошок карбид кремни , карбид хрома, мрамор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Плавиковый шпат15,0-17,0

Ферромарганец4,5-6.0

Графит2 5-4,0

Алюминиевый порошок 2,5-3,5 Карбид кремни 31,5-32.5

Карбид хрома7,0-9,0

МраморОстальное

Дл повышени износостойкости наплавленного металла в состав покрыти введены карбид кремни и карбид хрома, что при указанных соотношени х позвол ет получить в напларпенном металле структуру на базе комплексного карбида хрома (Сг Ре)Сз, реализаци высокой твердости которого затруднена тем. что до 60% атомов

сл

С

,Х|

со

сл сл

5

хрома могут быть замещены атомами железа , привод щего к снижению микротвердости до Н50 12-14 ГПа, вместо Ноо 21-22 ГПа.

В услови х интенсивного абразивного изнашивани при высокой твердости абразивных частиц пор дка Н50 14-22 ГПа такое соотношение твердостей и составл ющих сплава не может обеспечить стабильную работу , вследствие невыполнени услови Ибо На, где Hso - твердость материала; На твердость абразивных частиц ,

Таким образом, при данном соотношении легирующих компонентов наплавленный металл имеет невысокую износостойкость .

Более высокую износостойкость в услови х абразивного и газоабразивного изнашивани можно получить, если наплавленный металл содержит боридную упрочн ющую фазу, котора обладает значительно большей сопротивл емостью при изнашивании , чем карбидна упрочн юща фаза.

Целью изобретени вл етс повышение износостойкости и технологической прочности наплавленного металла.

Эта цель достигаетс тем, что в состав покрыти дополнительно введены лигатура железо - хром - бор - алюминий - кремний рутил и слюда при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Плавиковый шпат5-15

Ферромарганец2-14

Графит0,5-3,5

Карбид кремни 25-65

Мрамор2,5-5.5

Лигатура железо - хром - бор - алюминий - кремний5-35 Рутил2-8 Слюда3-9 Лигатура Fe-Cr-B-AI-Si (ФХБ-2) содержит следующие компоненты, мас.%: Хром40-44 Бор20-22 Алюминий2,2-2,5 Кремний1,0-30 Железо Остальное Введение ее в состав электродного покрыти обеспечивает существенное повышение износостойкости наплавленного металла за счет образовани комплексных боридов хрома типа (Fe, СфВ, имеющих микротвердость Hso 21-25 ГПа. При этом наплавленный металл легируетс хромом, бором и кремнием.

Микроскопические исследовани показали , что бориды типа (Fe CrfeB имеют форму выт нутого пр моугольника, а боридные

иглы ориентированы в сплаве так, что на поверхности наход тс преимущественно торцы иглы, расположенные под углами, близкими к пр мому, по отношению к рабочей поверхности наплавленного металла. Это приводит к тому, что уменьшаетс площадь поверхности сплава, не защищенна упрочн ющей фазой. Кроме этого, така ориентаци включений исключает полное

0 выкрашивание изношенных боридов, так как больша их часть находитс глубоко под поверхностью металла.

Кроме этого, алюминий.вошедший в состав сплава, раствор сь в бориде, повыша5 ет его микротвердость, что способствует увеличению износостойкости сплава.

Использование лигатуры Fe-Cr-B-AI-Si обеспечивает при наплавке уменьшение степени диссоциации и наиболее полный

0 переход карбида кремни в наплавленный металл, а также комплексное его легирование .

Алюминий и кремний, содержащиес в лигатуре Fe-Cr-B-AI-Si, позвол ют достаточ5 но полно раскисл ть наплавленный металл. С целью увеличени способности металла сопротивл тьс абразивному изнашиванию за счет уменьшени склонности металла шва к образованию кристаллизаци0 онныхи холодных трещин, которые обусловливают выкрашивание наплавленного металла и вызывают снижение его износо- стойкости,в состав покрыти введен плавиковый шпат в количестве 5-15 мас.%.

5Введение рутила в состав покрыти в

количестве 2-8 мае % значительно снижает разбрызгивание металла при сварке на посто нном и переменном токе, повышает устойчивость горени дуги, что приводит к

0 уменьшению потерь легирующих элементов на угар и разбрызгивание, чем обеспечиваютс необходима степень легировани наплавленного металла и его износостойкость . Также введение рутила обеспечивает

5 хорошее формирование швов во всех пространственных положени х.

Дл увеличени износостойкости наплавленного металла и повышени пластических свойств электродного покрыти и

0 технологичности изготовлени наплавочных материалов методом опрессовки в состав покрыти введена слюда в количестве 3-9 мас.%.

Увеличение износостойкости сплава

5 при легировании состава шихты электродного покрыти слюдой в указанных пределах и при соблюдении необходимых условий позвол ет получить высокую степень опрессовки металлического стержн , что в услови х значительных температурных воздействий (Тсвар.дуги 3000° С) обеспечивает равномерное расплавление покрыти и, в конечном итоге, определ ет получение заданного структурно-фазового состо ни наплавленного металла.

При этом повышение износостойкости в 1,7-1,9 раза и показател технологической прочности в 1,5- 3 раза металла, наплавленного предложенным электродным покрытием , по сравнению с прототипом наблюдаетс при строго определенных количественных соотношени х указанных ингредиентов .

Дл определени оптимального состава электродного покрыти изготовлены п ть вариантов покрыти с различным соотношением компонентов. Покрытие наносилось на стержень из малоуглеродистой сталиСв-08(ГОСТ2246-70)диаметром4мм методом опрессовки, Получены п ть партий электродов. Также изготовлены электроды, вз тые за прототип.

Наплавка осуществл лась на малоуглеродистые пластины из стали 45, размером 200 х 100 х 20 мм посто нным током обратной пол рности при 1ц 200-220 А; 11Д 26-30 В.

Металл, наплавленный данными составами , имеетсвойства. приведенные в таблице .

Наплавленный слой хорошо сплавл етс с подложкой, Поры и другие дефекты отсутствуют. Твердость наплавленного металла 79-81 HRA.

Испытани наплавленного металла на газоабразивное изнашивание показали, что износостойкость металла, наплавленного электродным покрытием предложенного состава (составы 2-4), в 1,7-1,9 раза выше чем металла, наплавленного известным электродом.

Технологическа прочность - способность материалов выдерживать без разрушени различного рода воздействи в процессе их технологической обработки. При сварке различают технологическую прочность металлов в процессе кристаллизации (гор чие трещины) и в процессе фазовых и структурных превращений в твердом состо нии (холодные и другие виды трещин ). Дл оценки технологической прочности используют метод технологических проб, который позвол ет определить технологическую прочность наплавленного металла по количеству образующихс трещин на определенной длине сварочного шва ( мм). При оценке показател технологической прочности учитываетс общее количество трещин, фиксированное внешним осмотром без уточнени их классификации.

Дл его определени наплавл лись п ть швов каждого из п ти составов электродного покрыти длиной 200 мм на отдельную жестко защемленную пластину. Среднее количество трещин на п ти швах, наплавленных электродным покрытием одного и того же состава, вл лось показателем технологической прочности. Электродное покрытие предлагаемого состава имеет показатель

0 технологической прочности в 1,5-3 раза выше , чем известного.

Повышение технологической прочности металла необходимо дл того, чтобы, кроме высокой износостойкости материала,

5 обеспечить ему значительное расширение области применени дл различных условий абразивного изнашивани .

Введение компонентов менее нижнего и более верхнего предела (составы 1, 5) при0 водит к резкому падению износостойкости, что св зано с уменьшением количества упрочн ющей фазы или наличием большого количества трещин.

Сочетание элементов Sk С (25-65 мас.%)

5 и графита (0,5-3,5 мас.%) в указанных пределах обеспечивает заданную эвтектич- ность сплава, при которой происходит образование комплексных избыточных фаз с высокой прочностью и микротвердостью

0 (Н5о 21-25 ГПа).

Выход за нижний предел сочетани Si С и графита приводит к смещению эвтектической точки сплава в сторону уменьшени концентрации легирующих элементов, что

5 вызывает по вление доэвтектических структур с низкой микротвердостью (Hso 4-5 ГПа) и износостойкостью.

Выход за верхний предел сочетани элементов Si С и графита вызываетувеличе0 ние эвтектичности сплава, что приводит к значительному росту количества упрочн ющей фазы (более 80%) и ее размеров (более 70 мкм), что обусловливает сильное охруп- чивание сплава и снижает технологические

5 параметры и способность материала к сопротивлению .

Использование лигатуры Fe-Cr-B-AI-Si (5-35 мас.%) в составе электродного покрыти обеспечивает при наплавке, в сочетании

0 с остальными компонентами, получение необходимого количества (50-60%) и типа упрочн ющей фазы (Fe, СфВ.

Плавиковый шпат, мрамор, рутил и слюда обеспечивают при предложенном их

5 содержании высокие технологические параметры процесса наплавки.

Износостойкость и показатель технологической прочности металла, наплавленного электродным покрытием предложенного состава, соответственно в 1,7-1,9 и в 1,5-3

раза выше, чем металла, наплавленного из-, вестным электродом

Применение предлагаемого состава электродного покрыти дл наплавки обеспечит более высокую износостойкость деталей строительных, дорожных и смесительных машин теплоэнергетического и горно-обогатительного оборудовани работающих в услови х абразивного и газоабразивного изнашивани без ударных нагрузок .

Технологи производства предложенного электрода аналогична примен емой дл известного электрода.

Claims

Формула изобретени Состав электродного покрыти , содержащий плавиковый шпат ферромарганец, графит, карбид кремни , мрамор, о т л и ч а0

5

ю щ и и с тем. что, с целью повышени износостойкости наплавленного металла в услови х абразивного и газоабразивного изнашивани , а также повышени технологической прочности наплавленного металла , состав дополнительно содержит лигатуру железо - хром - бор - алюминий - кремний, рутил и слюду при следующем соотношении компонентов, мае %:

Плавиковый шпат5-15

Ферромарганец2-14

Графит0,5-3,5

Карбид кремни 25-65

Мрамор2,5-5,5

Лигатура железо - хром - бор - алюминий - кремний5-32

Рутил2-8

Слюда3-9