Шихта порошкової стрічки

Шихта порошкової стрічки, що містить хром металевий, феросиліцій, феротитан та залізний порошок, яка відрізняється тим, що вона додатково містить феромарганець, порошок алюмінієвомагнієвий (ПАМ) і мармур, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: хром металевий 26,0-30,0 феромарганець 6,0-14,0 феросиліцій 0,5-1,5 феротитан 1,0-2,0 ПАМ 1,0-2,0 мармур 1,0-3,0 залізний порошок решта. Винахід належить до наплавлювальних матеріалів, конкретно до складу порошкової стрічки для відновлення і виготовлення деталей машин, що працюють в умовах зношування при терті металу об метал при нормальній або підвищеній температурах, у поєднанні з термоциклічною втомою або корозійною дією і може застосовуватися для наплавлення роликів машин неперервного лиття заготовок (МНЛЗ). Відомий склад порошкового дроту, що складається із сталевої оболонки і порошкоподібної шихти, що містить компоненти шихти в наступному співвідношенні, мас.%: мармур 4,8-6,0 плавиковий шпат 6,4-9,5 рутил 11,9-14,3 графіт 0,7-1,2 ферохром 47,6-52,4 феромолібден 7,1-9,5 фероніобій 3,6-7,1 залізний порошок решта. [Патент RU 2356715, В23К35/368, 01.03.2007]. Метал, наплавлений цим порошковим дротом, має хорошу зносостійкість, але низьку розгаростійкість (опором утворенню тріщин при термоциклічній дії, характерній для умов експлуатації роликів МНЛЗ). У складі шихти цього дроту містяться дорогі компоненти - феромолібден і фероніобій. Обробка різанням наплавленого нею металу ускладнена. Відомий порошковий дріт [Патент UA 84493 В23К 35/368], що є найбільш близьким по складу компонентів і прийнятий за прототип, шихта якого містить наступні компоненти, мас. %: хром металевий 15-17 марганець металевий 13-14 феросиліцій 0,3-0,5 феротитан 0,15-0,3 графіт 0,15-0,3 залізний порошок 20-24 сталева оболонка решта. Склад цього порошкового дроту не містить дорогих компонентів (ферованадій, феромолібден). Наплавлений цим дротом метал має хорошу зно (19) UA (11) 94862 (13) (21) a201007023 (22) 07.06.2010 (24) 10.06.2011 (46) 10.06.2011, Бюл.№ 11, 2011 р. (72) МАЛІНОВ ВОЛОДИМИР ЛЕОНІДОВИЧ (73) ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) UA, 84493, C2, 27.10.2008 UA, 93821, C2, 10.03.2011 SU, 909871, A1, 15.07.1991 RU, 2356715, C2, 27.05.2009 MD, 2140, B1, 30.04.2003 JP, 61286090, A, 16.12.1986 CN, 10104214, A, 26.09.2007 C2 1 3 состійкість, забезпечує високий опір зношуванню при кавітації та задовільно обробляється різанням. Проте при використанні дроту - найближчого аналога для наплавлення роликів МНЛЗ, робоча поверхня яких нагрівається до температур більше 500°С, зносостійкість і розгаростійкість направленого шару недостатні. У основу винаходу поставлена задача розробки складу шихти порошкової стрічки, в якій за рахунок введення нових компонентів і зміни їх співвідношення досягається підвищення розгаростійкості і зносостійкості наплавленого металу, при зниженні собівартості. Для вирішення поставленої задачі до складу шихти порошкової стрічки, що містить хром металевий, феросиліцій, феротитан, залізний порошок, відповідно до винаходу додатково введені, феромарганець, порошок алюмінієво-магнієвий (ПАМ) і мармур при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: хром металевий 26-30 феромарганець 6,0-14,0 феросиліцій 0,5-1,5 феротитан 1,0-2,0 ПАМ 1,0-2,0 мармур 1,0-3,0 залізний порошок решта. Запропонований склад порошкової стрічки з коефіцієнтом заповнення 48-52% при наплавленні під флюсом (АН-26 або АН-20) забезпечує вміст в наплавленому металі: вуглецю 0,10-0,15 хрому 12-14 марганцю 2-4 кремнію, 0,5-0,8 титан 0,15-0,25 алюмінію 0,1-0,2. Хром металевий при вибраному співвідношенні компонентів забезпечує необхідну жаростійкість і корозійну стійкість. Зменшення вмісту хрому менше ніж 26 мас. % не забезпечує необхідного рівня властивостей, а збільшення більше ніж 30 мас. % приводить до появи в структурі фериту і зниження твердості і зносостійкості. Феромарганець при вибраному співвідношенні компонентів у складі шихти забезпечує здобуття переважно мартенситної структури (при використанні дроту - найближчого аналога - структура є аустенітною). Вміст феромарганцю в шихті менше ніж 6 мас. % призводить до зниження зносостійкості наплавленого металу через зменшення концентрації марганцю у мартенситі і, відповідно, зниження міцності. Збільшення вмісту в шихті феромарганцю більше ніж 14 мас. % нераціонально, оскільки при цьому збільшується кількість залишкового аустеніту і зменшуються твердість, зносостійкість і розгаростійкість. Заміна марганцю металевого, використовуваного у складі шихти дроту - найближчому аналозі, на феромарганець забезпечує зниження собівартості. Крім того, феромарганець, що містить разом з марганцем 1-2 мас. % вуглецю, при вибраному співвідношенні компонентів легує наплавлений метал 0,15-0,25 мас. % вуглецю. Це забезпечує необхідні міцнісні характеристики і зносостійкість. 94862 4 Феросиліцій введений для зміцнення. Вміст феросиліцію менше ніж 0,5 мас. % не ефективний, а вище ніж 1,5 мас. % може привести до появи тріщин. Феротитан введений в склад для здобуття дрібнозернистої структури наплавленого металу і підвищення тріщиностійкості, а також для збільшення зносостійкості, за рахунок утворення дрібнодисперсних карбідів ТіС, що мають високу твердість. Відхилення у більшу і меншу сторону від оптимального вмісту феротитану (1,0-2,0 мас. %) неефективне. Порошок алюмінієво-магнієвий (ПАМ) підвищує якість наплавленого металу, оскільки є хорошим розкислювачем, нейтралізує шкідливий вплив азоту і сірки. Відхилення у більшу і меншу сторону від оптимального вмісту ПАМ (1,0-2,0 мас. %) неефективне. Мармур у вибраних кількостях забезпечує технологічність в процесі наплавлення, оскільки підвищує стабільність горіння дуги и зменшує ризик утворення пор. Відхилення у більшу і меншу сторону від оптимального вмісту цих компонентів (1,03,0%) неефективне. Для дослідження властивостей наплавленого металу було виготовлено п'ять варіантів шихти порошкових стрічок, вказаних в таблиці 1. Шихта виготовлялася шляхом перемішування протягом 30 хв наважок порошкоподібних компонентів в змішувачі типу "п'яна бочка". З дослідних партій шихти виготовлялася однозамкова порошкова стрічка перерізом 103 мм з коефіцієнтом заповнення 50%. Як сталева оболонка використовувалася холоднокатана стрічка перерізом 300,4 мм зі сталі 08КП. Наплавлення виробляли на зварювальному автоматі А-1416 з джерелом живлення ВДУ-1201. Режим наплавлення: сила струму 450-500 А, напруга 30-32 В, швидкість наплавлення 25 м/ч. Наплавлення дослідних зразків виконувалася в 3 шари на пластини з маловуглецевої сталі Ст3пс. Випробування зносостійкості наплавленого металу проводилися за схемою «колодка-ролик» при кімнатній температурі і при 550°С. Знос при підвищеній температурі здійснювався усередині робочої камери в методичній печі після попередньої витримки зразка протягом 15 хв. Притиснення зношуваного плоского зразка до ролику, що обертається (200 об/хв.), забезпечувалося конструкцією важеля з навантаженням 8 кг. Ролик  70 мм, що застосовувався, був наплавлений по ободу аргонодуговим способом сплавом Р18 (56 HRC) і прошліфований до заданого розміру. Опір зношуванню оцінювали по втраті маси М наплавленого зразка при температурі від 600°C за 1 год. випробувань. За еталон порівняння прийнята зносостійкість металу, наплавленого порошковим дротом - найближчим аналогом (див. таблицю 2). Розгаростійкість визначали по числу циклів нагрів-охолоджування від температури 600°С до 20°С до появи сітки тріщин, помітної неозброєним оком. Нагрівали зразки в печі і охолоджували у воді. За еталон порівняння прийнята розгаростій 5 94862 кість металу, наплавленого порошковим дротом найближчим аналогом (див. таблицю 2) Також визначалася твердість наплавленого металу: при кімнатній температурі -HRC; при 550°С - НВ (див. табл. 2). 6 Дані по властивостях наплавленого металу порівняно з еталоном приведені в таблиці 2. Таблиця 1 Варіанти складів порошкової стрічки для зносостійкого наплавлення Компоненти Хром металевий Феромарганець Феросиліцій Феротитан ПАМ Мармур Залізний порошок 1 26,0 6,0 0,5 1,0 1,0 1,0 решта Вміст компонентів, мас. % 3 4 28,0 29,0 10,0 12,0 1,0 1,25 1,5 1,75 1,5 1,75 2,0 2,5 решта решта 2 27,0 8,0 0,75 1,25 1,25 1,5 решта 5 30,0 14,0 1,5 2,0 2,0 3,0 решта Таблиця 2 Відносна зносостійкість металу наплавленого порошковими стрічками різного складу Номер варіанта складу шихти 1 2 3 4 5 Твердість Твердість При Т = 550°C Відносна зносостійкість при +20°C Відносна зносостійкість при +550°C Відносна розгаростійкість 41 HRC 375 НВ 1,1 1,2 1,45 42 HRC 393 НВ 1,15 1,25 1,4 43 HRC 401 НВ 1,2 1,35 1,35 41 HRC 388 НВ 1,15 1,3 1,3 40 HRC 372 НВ 1,1 1,25 1,25 Приведені дані показують, що метал, наплавлений запропонованою порошковою стрічкою, перевершує по розгаростійкості і зносостійкості рі Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 6 (найближчий аналог) 250 НВ 220 НВ 1,0 1,0 1,0 вень властивостей, який забезпечується при ристанні для наплавлення дроту - найближчого аналога. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601