RU2679373C1 - Порошковая проволока - Google Patents
Порошковая проволока Download PDFInfo
- 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
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 title description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 21
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910000628 Ferrovanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- PNXOJQQRXBVKEX-UHFFFAOYSA-N iron vanadium Chemical compound [V].[Fe] PNXOJQQRXBVKEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 9
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 8
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 64
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 64
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005275 alloying Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001309 Ferromolybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- JZQOJFLIJNRDHK-CMDGGOBGSA-N alpha-irone Chemical compound CC1CC=C(C)C(\C=C\C(C)=O)C1(C)C JZQOJFLIJNRDHK-CMDGGOBGSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004901 spalling Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
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
Изобретение может быть использовано для восстановления и упрочнения деталей ходовой части гусеничных машин, крановых колес, сцепок вагонов. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты и содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: марганец металлический 3-5, марганец азотированный 2-4, феррованадий 1,5-3, молибден 2-3, ферротитан 3-5, ферросилиций 1,5-3, ферроалюминий 1-2, карбид бора 1,0-2,0, нитрид бора 1,0-2,0, кремнефтористый натрий 0,5-1,0, железный порошок 6,0-22,8, стальная оболочка - остальное. Состав шихты варьируется в зависимости от способа наплавки с учетом коэффициентов перехода легирующих элементов в наплавленный металл. Изобретение направлено на повышение стойкости наплавленных на детали покрытий, работающих в условиях ударно-абразивного износа. 2 табл.
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.
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, %:
мрамор - 1-3
рутиловый концентрат - 3-5
плавиковый шпат - 3-5
ферромарганец - 0,3-1,0
ферротитан - 3-5
ферросилиций -0,1-1,0
алюминиевый порошок - 0,1-0,8
кремнефтористый натрий - 0,3-1,0
стальная оболочка - остальное.
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.
Известна порошковая проволока (авторское свидетельство СССР №280212, B23k 35/36, опубл. Б.И. №27, 1970), предназначенная для наплавки деталей гидромашин, содержащая следующие компоненты, %:
хром - 13-16
алюминий - 1-10
ферротитан - 1-3
ферромолибден - 1-2,5
марганец азотированный - 2-8
никель - 2-5
оболочка из армко-железа - остальное.
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.
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 %:
феррованадий - 0,3-8
молибден - 4-11
никель - 0,3-5,5
ферроалюминий - 0,2-4
ферротитан - 0,3 - 4,5
ферронибий - 0,1-3
бор - 0,001-1
азот -0,01-0,4
углерод - 0,1-0,8
кремний -0,1-3
марганец - 5-14
хром - 2,5-14
вольфрам - 0,1-5,5
стальная оболочка - остальное.
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.
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, %:
нитрид бора - 4-6
феррованадий - 5-7
алюминий - 0,9-1,0
феррохром - 40-42
ферротитан - 2-3
ферросилиций - 0,2-0,25
стальная оболочка - остальное.
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.
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, %:
карбид бора -2-3
феррованадий - 0,5-5
ферротитан - 2,2-8
железный порошок - 1-12
никель металлический - 2-4
борид хрома - 9-12
алюминий - 1,1-3
ферромолибден - 2-7,5
малоуглеродистая
стальная оболочка - остальное.
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.
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, %:
графит - 0,2-0,5
марганец металлический - 4,0-6,0
марганец азотированный - 5,0-10
феррованадий - 2,0-6,0
молибден металлический - 2,0-4,0
ферротитан - 4,0-9,0
алюминиевый порошок - 2,0-6,0
ферросилиций - 0,5-2,0
железный порошок - 3,0-7,0
лента стальная - остальное.
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.
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.
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. %:
марганец металлический - 3-5
марганец азотированный -2-4
феррованадий - 1,5-3
молибден - 2-3
ферротитан - 3-5
ферросилиций - 1,5-3
ферроалюминий - 1-2
карбид бора - 1,0-2,0
нитрид бора - 1,0-2,0
кремнефтористый натрий - 0,5-1,0
железный порошок - 6-22,8
стальная оболочка - остальное.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Железный порошок необходим для получения расчетного коэффициента заполнения порошковой проволоки, что обеспечивает получение наплавленного металла требуемого химического состава.
Предложенная порошковая проволока обеспечивает комплексное упрочнение наплавленного металла за счет образования в мартенситной матрице карбидных, нитридных, карбобориднонитридных и интерметаллидных фаз.
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).
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.
Наплавка предложенной проволокой может производиться как в среде защитных газов, так и под флюсом.
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.
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).
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.
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.
Результаты испытаний приведены в таблице №2.
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.
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%.
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.
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.
Технологические испытания новой порошковой проволоки показали, что в процессе наплавки обеспечивается устойчивое горение дуги, хорошее формирование валика наплавного металла, отсутствие трещин и наплывов.
Использование предложенной порошковой проволоки для наплавки деталей ходовой части гусеничных машин позволяет значительно повысить их износостойкость и срок службы.
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.%:
-
марганец металлический 3-5 марганец азотированный 2-4 феррованадий 1,5-3 молибден 2-3 ферротитан 3-5 ферросилиций 1,5-3 ферроалюминий 1-2 карбид бора 1,0-2,0 нитрид бора 1,0-2,0 кремнефтористый натрий 0,5-1,0 железный порошок 6-22,8 стальная оболочка остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018118097A RU2679373C1 (ru) | 2018-05-16 | 2018-05-16 | Порошковая проволока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018118097A RU2679373C1 (ru) | 2018-05-16 | 2018-05-16 | Порошковая проволока |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2679373C1 true RU2679373C1 (ru) | 2019-02-07 |
Family
ID=65273619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018118097A RU2679373C1 (ru) | 2018-05-16 | 2018-05-16 | Порошковая проволока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2679373C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU206282U1 (ru) * | 2021-04-05 | 2021-09-03 | Общество с ограниченной ответственностью "АСМ Группа" | Порошковая проволока для наплавки деталей, подверженных высокому абразивному износу |
| RU2785557C1 (ru) * | 2022-04-27 | 2022-12-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Порошковая проволока |
| CN116329802A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-06-27 | 江苏九洲新材料科技有限公司 | 一种高耐磨镍基合金药芯焊丝及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU398375A1 (ru) * | 1972-07-12 | 1973-09-27 | И. Разиков, Н. В. Королев , О. И. Рылов Уральский политехнический институт С. М. Кирова | Порошковая проволока для наплавки |
| SU592550A1 (ru) * | 1976-08-24 | 1978-02-15 | Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова | Состав порошковой проволоки |
| US6124569A (en) * | 1997-06-09 | 2000-09-26 | La Soudure Autogene Francaise | Flux-cored welding wire with a low nitrogen content |
| RU2514754C2 (ru) * | 2012-08-22 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Порошковая проволока |
| RU2619547C1 (ru) * | 2015-12-23 | 2017-05-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Порошковая проволока для наплавки |
-
2018
- 2018-05-16 RU RU2018118097A patent/RU2679373C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU398375A1 (ru) * | 1972-07-12 | 1973-09-27 | И. Разиков, Н. В. Королев , О. И. Рылов Уральский политехнический институт С. М. Кирова | Порошковая проволока для наплавки |
| SU592550A1 (ru) * | 1976-08-24 | 1978-02-15 | Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова | Состав порошковой проволоки |
| US6124569A (en) * | 1997-06-09 | 2000-09-26 | La Soudure Autogene Francaise | Flux-cored welding wire with a low nitrogen content |
| RU2514754C2 (ru) * | 2012-08-22 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Порошковая проволока |
| RU2619547C1 (ru) * | 2015-12-23 | 2017-05-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Порошковая проволока для наплавки |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU206282U1 (ru) * | 2021-04-05 | 2021-09-03 | Общество с ограниченной ответственностью "АСМ Группа" | Порошковая проволока для наплавки деталей, подверженных высокому абразивному износу |
| RU2785557C1 (ru) * | 2022-04-27 | 2022-12-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Порошковая проволока |
| RU2801387C1 (ru) * | 2022-12-19 | 2023-08-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Порошковая проволока |
| CN116329802A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-06-27 | 江苏九洲新材料科技有限公司 | 一种高耐磨镍基合金药芯焊丝及其制备方法 |
| CN116329802B (zh) * | 2023-03-31 | 2024-04-02 | 江苏九洲新材料科技有限公司 | 一种高耐磨镍基合金药芯焊丝及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6211099B2 (ja) | 高性能の低合金耐摩耗鋼板およびその製造方法 | |
| KR102128026B1 (ko) | 초고강도 고인성 내마모성 강판 및 그의 제조 방법 | |
| JP6214674B2 (ja) | 高硬度低合金耐摩耗鋼板およびその製造方法 | |
| JP6251291B2 (ja) | 高靱性の低合金耐摩耗鋼板およびその製造方法 | |
| 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 (ru) | Порошковая проволока для наплавки | |
| CN103194674B (zh) | 一种hb360级耐磨钢板及其制造方法 | |
| RU2429957C1 (ru) | Порошковая проволока | |
| CN104400259B (zh) | 一种高硬度耐磨堆焊焊条 | |
| RU2679373C1 (ru) | Порошковая проволока | |
| US5900077A (en) | Hardness, strength, and fracture toughness steel | |
| RU2679374C1 (ru) | Порошковая проволока | |
| RU2704338C1 (ru) | Порошковая проволока | |
| RU2467854C1 (ru) | Порошковая проволока | |
| RU2736537C1 (ru) | Порошковая проволока | |
| RU2682940C1 (ru) | Порошковая проволока | |
| JP4223414B2 (ja) | 耐摩耗性、靱性に優れた圧延ロール用粉末高速度工具鋼 | |
| RU2753397C1 (ru) | Отливка из высокопрочной износостойкой стали и способы термической обработки отливки из высокопрочной износостойкой стали | |
| RU2739362C1 (ru) | Порошковая проволока | |
| JP2019127633A (ja) | クラッド鋼板およびその製造方法 | |
| JPH07188859A (ja) | 粉末ハイス鋼 | |
| JP5016172B2 (ja) | 高疲労強度・高剛性鋼およびその製造方法 | |
| RU2679372C1 (ru) | Порошковая проволока | |
| RU2356714C2 (ru) | Порошковая проволока |