Порошковий дріт для наплавлення

Порошковий дріт для наплавлення відкритою дугою, переважно інструменту для гарячого деформування металу, що складається зі сталевої оболонки і порошкоподібної шихти, що вміщує нікелевий порошок, феротитан, молібденовий порошок, кремній кристалічний, який 3 490615, кл. В23К35/36, Б.В. 1972, № 41], який складається зі сталевої оболонки й порошкоподібної шихти, що містить нікель, кобальт, молібден, феротитан, в котрий для підвищення зносостійкості до складу шихти уведено феросіліцій та кремнефтористий натрій, а компоненти дроту узяті у наступному співвідношенні (мас. %): нікель 3,5-5,5 кобальт 12-14 молібден 14-16 феротитан 0,5-0,8 феросіліцій 0,5-0,8 кремнефтористий нагрій 0,5-1 оболонка інше Метал, отриманий при наплавленні цим дротом, має порівняно високу твердість після відпуску (старіння) - HRC 57, але у той же час вихідна твердість (після наплавлення) досить значна - HRC 44, що перешкоджує обробці наплавленого шару різанням. До недоліків порошкового дроту - прототипу можна віднести також його високу вартість (із-за дуже великого змісту кобальту та молібдену), а також ту обставину, що дріт призначений тільки для наплавлення під шаром флюсу, а це значно звужує номенклатуру деталей, що підлягають наплавленню. Задачею цього передбачуваного винаходу є створення відносно дешевого самозахисного порошкового дроту для дугового наплавлення шару економнолегованої мартенситностаріючої сталі, яка володіє високою теплостійкістю - не нижче 570°С та має безпосередньо після наплавлення твердість не біллі HRC 35, а після старіння (відпуску) не менше HRC 45. Поставлена задача вирішується шляхом створення порошкового дроту, який складається зі сталевої оболонки і порошковоподібної шихти, яка містить нікелевий порошок, феротітан, молібденовий порошок, кремній кристалічний. Суттєвою відмінністю є те, що до складу шихти дроту додатково уведено алюмінієвий порошок, марганець металевий, шлако- і газоутворюючі компоненти, залізний порошок, причому компоненти дроту узяті при наступному співвідношенні, мас. %: нікелевий порошок 7-9 марганець металевий 5-7 феротитан 3-6 молібденовий порошок 0,5-1,5 кремній кристалічний 1-2 алюмінієвий порошок 1-2 шлако- і газоутворюючі компоненти 4-8 залізний порошок 0,5-10 сталева оболонка інше В якості сталевої оболонки використовується холоднокатана стрічка [ГОСТ 19851-74] з низьковуклецової сталі марок 08,08кп, 08 пс. Слід відзначити, що у мартенситностаріючих сталях вміст вуглецю не повинен бути більш ніж 0,13%, інакше суттєво знижується ефект старіння, причому вихідна твердість металу (після 81996 4 наплавлення) досить велика - близько HRC 40. Ізза цього легуючі елементи уводяться до шихти порошкового дроту у вигляді чистих компонентів (порошків метанів), а не вигляді вуглецевовміщуючнх феросплавів. Виключення зроблено тільки для титану, бо його порошок дуже дорогий та дефіцитний. Зміцнення мартенситностаріючих сталей пояснюється двома основними механізмами: мартенситне перетворення створює достатньо міцну та пластичну матрицю, подальше зміцнення котрої йде за рахунок виділення у твердому розчині інтерметалевих фаз. Нікель входить до складу більшості мартенситностаріючих сталей, причому його кількість може коливатися від 4 до 18 % . Оптимальним вмістом нікеля слід рахувати 8%; при цьому збільшується кількість мартенситу заміщення, що веде до росту ступеня зміцнення сталі. Подальше підвищення вмісту нікеля не впливає на цю характеристику. Марганець використовується, як правило, дня часткової заміни нікеля, а також дня підвищення міцності сталі. Підвищення цієї характеристики сталі при легуванні марганцем (4-6%) обумовлено двома причинами: зміцнення твердого розчину за рахунок розчинення марганцю та зміцнення, яке пов’язано з утворенням мартенситу. Практично кожна мартенситностаріюча сталь утримує молібден. Дисперсність, морфологія, характер розподілу й міцність часток молібденовміщуючої фази таки, що вони забезпечують найкраще сполучення механічних властивостей. Хоча використання молібдену у економнолегованих сталях обмежено із-за його високої вартості, його все ж таки застосовують у малих кількостях (0,5-1,5%), що дозволяє підвищити пластичність та в’язкість сталі. Кремній позитивно впливає на якості мартенситностаріючих сталей, котрі вміщують 615% нікеля. Невеликі добавки кремнію зменшують рівновагу розчинності більшості легуючих елементів у a та g-Fe , що, в свою чергу, підвищує ефект дисперсіонного твердіння. Аналіз механічних властивостей сталі, яка містить нікель, молібден та титан, показує, що оптимальним вмістом кремнію, достатнім дня інтенсифікації процессу старіння та не виявляючого помітного зниження пластичності й в’язкості, складає біля 1 %. Титан та алюміній е найбільш ефективними елементами, які зміцнюють мартенснтностаріючі сталі. Практично вони не розчиняються у мартенситі і в присутності нікелю при нагріванні сталі відбувається виділення зміцнюючих часток типу NiAl, Ni3Ti, Ni3(Al, Ti). Вплив титану та алюмінію на властивості сталей не обмежується їх участю у зміцненні при старінні мартенситу. У сталях з низькою температурою початку мартенситного перетворення малі добавки титану та алюмінію (приблизно по 1 % кожного) дають можливість підвищити температуру початку мартенситного перетворення, змінити кількість остаточного аустеніту та відповідно збільшити стійкістні властивості. 5 81996 Наявність в складі шихти порошкового дроту у певному співвідношенні шлако- та газоутворюючих компонентів карбонатно-флюоритного типу дозволяє проводити наплавлення відкритою дугою. Раніше здійсненими дослідженнями встановлено, що оптимальним вмістом шлако- та газоутворюючих компонентів у дроті для наплавлення легованої стані, котрий забезпечує, надійний захист металу шва, становить 4-8 %. При меншому вмісті погіршується захист і можлива поява пор, при більшому - надмірна кількість шлаку, що утрудняє роботу при багатошаровому наплавленні. Залізний порошок уводиться до складу порошкового дроту для одержання заданого коефіцієнту заповнення, котрий забезпечує погрібний склад наплавленого металу та щільний стиск країв сталевої стрічки. На хімічний склад та властивості наплавленого металу він не впливає. Для вибору оптимального складу порошкового дроту визначали ефект старіння наплавленого металу, тобто його твердість після наплавлення (вихідна) та твердість після відпуску (старіння) при 480°С протягом 3 годин. Також визначали теплостійкість наплавленого металу (у состаріному становищі), котра характеризувалася температурою 2-х годинного відпуску, після якого твердість складала HRC 40. В таблиці наведено вплив складу порошкового дроту на властивості наплавленого металу. Кількість шлако- та газоутворюючих компонентів у всіх випадках була практично однакова. Коефіцієнт заповнення дроту –33 %. При наплавленні порошковим дротом заявочного складу (відповідно варіанти 4, 7, 9 таблиці) наплавлений метал має наступний склад: 0,05-0,13% С; 7.0-8,5% Ni; 4,0-6,0% Mn; 1,0-2,0% Si; 0,5-1,5 % Ті; 0,5-1,5 % Мо; 0,2-0,6% А1. Структура металу до старіння складається із феріту та нітридів легуючих елементів, після старіння - із дрібноголчатого та пакетного мартенситу, а також нітридів. Типова твердість після наплавлення - HRC 30-34. після старіння HRC 47-52; теплостійкість – 570-580°С. 6 7 7,9 6,1 4,6 0,9 1,6 8 8,2 4,8 6,8 1,8 0,9 9 9,0 7,0 6,0 1,5 2,0 10 Про тотип 6,4 по а,с. 490615 8,5 7,0 0,2 2,4 Відсутність пор, тріщин та інших дефектів у наплавленому металі, значний ефект старіння та висока теплостійкість забезпечуються пропонуємим кількісним співвідношенням компонентів порошкового дроту. Як зменшення, так і збільшення вмісту нікелевого порошку, Марганця металевого, феротитану, молібденового порошку, кремнія кристалічного, алюмінієвого порошку нижче чи понад оптимального не дозволяє одержати потрібних властивостей наплавленого металу одночасно високу теплостійкість (не нижче 570°С), порівняно низьку твердість після наплавлення (до НРС 35) та високу твердість після старіння (не нижче НРС 45). В одному випадку (наприклад, варіанти 2, 3, 8, 10) теплостійкість наплавленного металу та його твердість після старіння достатньо висока, але твердість безпосередньо після наплавлення також висока, що не дозволяє проводити обробку різанням. У другому випадку (варіанти 1, 5, 6) - недостатньо висока теплостійкість та низька твердість після старіння. Таким чином, оскільки встановлено, що ця пропозиція має властивості, які не співпадають з властивостями відомих технічних рішень та встановлено, що вона містить суттєво відмітні ознаки, котрі не виявлені у відомих технічних рішеннях, то можливо зробити висновок, що дана пропозиція має суттєві відзнаки. Пропонований порошковий дріт пройшов лабораторні та промислові іспити, йому надано індекс ПП-Ан-204. На дріт оформлено технічні умови ТУУ 28.7-05416923-073. Вплив складу порошкового дроту на властивості наплавленого металу Склад порошкового дроту, % № Твердіст Кремній Шлако- і Нікелевий Марганець Молібденовий Алюмінієвий Залізний Сталева Феротитан вихідна кристалічний: газоутаор. порошок металевий порошок порошок порошок оболонка с компоненти 1 7,5 5,2 4,0 0,3 1,4 0.5 6,0 8,5 67 29 2 9,7 4,5 2,6 1,2 2,5 1,2 5,0 6,3 -“ 37 3 6,8 6,9 7,1 2,0 0,7 2,5 5,0 2,0 -“ 41 4 7,0 5,0 3,0 0,5 1,0 1,0 5,5 -“ 30 5 5,8 8,0 4,4 2,2 1,5 0,7 5,0 5,4 -“ 38 6 9,2 5,1 2,5 0,4 0,5 2,3 5,0 8,0 -“ 29 10,