Порошковий дріт для наплавлення

Реферат: Винахід належить до металургії, а саме до зварювання, зокрема до матеріалів, що застосовуються для наплавлення поверхонь виробів зі сталей і чавунів. Заявлено порошковий дріт, який містить, мас. %: графіт 8,0-12,0, феротитан 30,0-40,0, ферохром 15,0-25,0, феромолібден 0,4-1,0, феромарганець 4,0-6,0, силікокальцій 1,5-2,5, залізний порошок 13,541,1. Коефіцієнт заповнення порошкового дроту складає 28-30 %. Технічний результат: наплавлений метал стійкий в умовах абразивного зносу. UA 110514 C2 (12) UA 110514 C2 UA 110514 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до зварювального виробництва, а саме до матеріалів, що застосовуються для наплавлення поверхонь виробів із сталей і чавунів. Відомий склад порошкового дроту для наплавлення (авт. св. СРСР № 686214, кл. В23K35/368, 1979), що містить низьковуглецеву сталь (сталеву оболонку) і в складі шихти графіт, ітрій, феросилікокальцій, феротитан, феромарганець і залізний порошок. Зазначені компоненти взяті в наступному співвідношенні, мас. %: графіт 5,0-11,0 ітрій 0,5-3,0 феротитан 0,4-0,9 феромарганець 1,2-3,6 феросилікокальцій 3,0-7,0 залізний порошок 0,6-15,9, при коефіцієнті заповнення 26 %. До причин, що перешкоджають досягненню достатньої зносостійкості, при використанні даного порошкового дроту, відносять те, що у відомому складі дроту міститься металевий ітрій, який, з'єднуючись із вуглецем, створює карбід ітрію і поряд з цим розчиняється в карбіді заліза, зменшує його твердість, що не дозволяє досягти достатньої твердості і зносостійкості наплавленого металу. Присутність ітрію також значно підвищує вартість дроту. Найбільш близьким до дроту, що заявляється, є порошковий дріт (авт. св. СРСР № 1793620, кл. В23K35/368, 1993), який складається зі сталевої низьковуглецевої оболонки і порошкоподібної шихти, що містить графіт, феротитан, феромарганець, феросилікокальцій, сечовину і залізний порошок. Зазначені інгредієнти взяті в наступному співвідношенні, мас. %: графіт 1,0-17,0 феротитан 3,6-17,8 феромарганець 3,6-7,2 феросилікокальцій 1,8-3,6 сечовина 26,8-51,4 залізний порошок решта, при коефіцієнті заповнення 28 %. Наведений порошковий дріт має в своєму складі до 14,4 % сечовини (або до 51,4 % у складі шихти). Такий великий відсоток її у складі порошкового дроту перешкоджає введенню в нього більшого відсотка решти компонентів і підвищенню коефіцієнта заповнення порошкового дроту. Крім цього до складу порошкового дроту недостатньо введено феротитану (до 17,8 % у складі шихти). Така кількість феротитану не забезпечує утворення в наплавленому металі достатньої кількості карбідів титану, а також високого легування мартенситу і карбідів заліза, які забезпечують стійкість наплавленого металу до абразивного зношування. Крім цього порошковий дріт не має у своєму складі елементів, що поліпшують властивості наплавленого металу, добавка молібдену підвищить його міцність, в'язкість і пластичність, що сприяють підвищенню стійкості наплавленого металу абразивному зносу за рахунок утворення більш в'язкої металевої матриці, яка утримує карбіди від викришування. В основу винаходу поставлена задача створення порошкового дроту для наплавлення, у якому шляхом додавання до відомих інгредієнтів ферохрому забезпечується збільшення кількості карбідної фази, а також легування мартенситу в наплавленому металі. Крім цього в склад шихти порошкового дроту доданий феромолібден, який сприяє підвищенню пластичності наплавленого металу, завдяки чому утворені карбіди титану і хрому міцно утримуються в наплавленому металі, що значно підвищує його опір проти зношування. Поставлена задача вирішується тим, що порошковий дріт для наплавлення, що складається зі сталевої низьковуглецевої оболонки і порошкоподібної шихти, що містить графіт, феротитан, феромарганець, силікокальцій і залізний порошок, згідно з винаходом, шихта додатково містить ферохром і феромолібден при наступному співвідношенні компонентів, мас. % графіт 8,0-12,0 феротитан 30,0-40,0 ферохром 15,0-25,0 феромолібден 0,4-1,0 феромарганець 4,0-6,0 силікокальцій 1,5-2,5 залізний порошок 13,5-41,1. При цьому коефіцієнт заповнення порошкового дроту складає 28-30 %. Введення інгредієнтів до складу порошкового дроту в таких співвідношеннях є необхідним і достатнім для одержання щільного наплавленого металу, стійкого в умовах абразивного зношування. 1 UA 110514 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Додаткове введення до складу шихти ферохрому в межах 15,0-25,0 % забезпечує високе легування металевої матриці і утворення карбідів хрому, що значно підвищує твердість і абразивну зносостійкість одержуваного сплаву. При введенні до складу шихти порошкового дроту менше ніж 15,0 % ферохрому хром розчиняється в аустеніті і майже не впливає на міцність металевої матриці, карбіди хрому при цьому майже не утворюються. При збільшенні ферохрому в шихті витратного електрода за 25,0 % відбувається незначне збільшення кількості карбідів хрому, яке майже не впливає на зносостійкість наплавленого металу. Добавка феромолібдену в наплавлений метал збільшує його міцність і опір зносу. Феромолібден доданий в склад шихти порошкової проволоки від 0,4 до 1,0 % покращує загартованість наплавленого металу, збільшує його в'язкість та ліквідує відпускну крихкість. Введення в склад порошкового дроту феромолібдену менше 0,4 % міцність і опір зносу наплавленого металу значно зменшується. При збільшенні в наплавленому металі феромолібдену більше 1,0 % опір зносу наплавленого металу та його міцність не спостерігається. Введення до складу порошкового дроту графіту в кількості 8,0-12,0 % забезпечує одержання в наплавленому металі мартенситної структури, а також утворення достатньої кількості карбідів титану і хрому. При наявності графіту в складі шихти порошкового дроту менше 8,0 %, у наплавленому металі збільшується кількість мартенситу і зменшується кількість твердої карбідної фази, що знижує твердість і зносостійкість металу. При підвищенні кількості графіту в складі дроту відбувається незасвоєння його в рідкій фазі наплавленого металу і виділення на поверхні розплаву у вигляді спілі. Введення до складу порошкового дроту феротитану нижче встановленої межі (30,0 %) не забезпечує утворення достатньої кількості карбідів титану, що помітно б впливали на стійкість наплавленого металу до абразивного зношування. Збільшення кількості феротитану за 40,0 % при даному співвідношенні кількості компонентів у порошковому дроті не приводить до збільшення абразивної стійкості наплавленого металу при роботі виробів в умовах абразивного зношування. Феромарганець доданий до складу шихти порошкового дроту 4,0-6,0 % з метою зв'язування сірки в сульфіди, попереджає утворення гарячих тріщин і збільшення кількості залишкового аустеніту. При вмісті марганцю більше 6,0 % в складі порошкового дроту він не повністю засвоюється в розплавленому металі і переходить в шлак. При вмісті феромарганцю менше 4,0 % його буде недостатньо для зв'язування сірки, що міститься в наплавленому металі, і запобігання утворенню гарячих тріщин. Силікокальцій додаємо в склад шихти порошкового дроту, як іонізатор дугового процесу за рахунок кальцію, що дозволяє стабільно вести дуговий процес в процесі наплавлення. При введені до складу шихту силікокальцію менше 1,5 зменшується іонізація дугового проміжку, в результаті чого дуговий процес протікає нестабільно, що заважає виконувати якісне наплавлення. При збільшенні вмісту силікокальцію більше 2,5 % стабільність дугового процесу не кращає. Сукупність всіх існуючих ознак, у тому числі відмінних, забезпечує одержання наплавленого металу, стійкого в умовах абразивного зносу за рахунок утворення в наплавленому металі в'язкої складнолегованої металевої матриці з включенням в неї карбідів титану і хрому. Для виготовлення складу порошкового дроту, що заявляється, застосовували наступні вихідні матеріали Графіт тигельний ГТ-3 ГОСТ 4596-75 Феротитан ФТи70С1 ГОСТ 4761-80 Ферохром ФХ200Б ГОСТ 4757-91 Феромолібден ФМо55 ГОСТ4759-89 Феромарганець ФМн 70 ГОСТ 4755-80 Силікокальцій СК15 ГОСТ 4762-71 Залізний порошок ПЖВ2 ГОСТ 9849-86 Маловуглецева сталь - сталева стрічка ст. 0.8кп ОМ-2-0-0,6 × 15 ГОСТ503-81. Склади порошкових дротів для наплавлення і результати випробувань наплавленого металу подані в таблиці. Виготовлення порошкових дротів здійснюється в такий спосіб: інгредієнти шихти порошкових дротів попередньо дробляться до стану, що забезпечує утримування в пилоподібних частках більше 60 % маси об'єму. Перед наваженням всі інгредієнти з вологістю більше 0,1 % просушують при температурі 200-250 °C, а потім просіваються крізь сито № 025 за ГОСТ 3584-73. Дріт виготовляється на профілюючому стані шляхом безупинного згортання стрічки, що заповнюється шихтою, і наступним калібруванням і вальцюванням на необхідний 2 UA 110514 C2 5 10 діаметр дроту. Кінцевий діаметр порошкового дроту дорівнює 2,6-2,8 мм, коефіцієнт заповнення 28-30 %. Наплавлення виконували на пластини зі сталі 20, розмірами 150 × 200 × 20 мм, зварювальним напівавтоматом А-765 від джерела живлення ВС-500 на режимі: сила струму 150-250А, напруга 28-30 В, полярність пряма. Випробування наплавленого металу на стійкість до абразивного зносу робили в лабораторних умовах. Зносостійкість оцінювали по кількості різниці маси зразків до і після випробування. З таблиці видно, що порошкові дроти складу 2-4 забезпечують одержання наплавленого металу з більш високою зносостійкістю в порівнянні зі складом прототипу. Запропонований склад порошкового дроту дозволяє одержати більш стійкий, у порівнянні з прототипом, до абразивного зносу матеріал. Це досягається за рахунок одержання в наплавленому металі металевої матриці мартенситної структури легованої титаном і хромом з включенням в неї карбідів титану і хрому. 15 Таблиця вміст компонентів, % № п/п 1 2 3 4 5 прототип графіт феротитан ферохром феромарганець феромолібден силікокальцій 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 7,117,8 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 3,6-17,8 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 сечовина 26,6 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 0,1 0,4 0,7 1,0 1,3 3,6-7,2 відносна, залізний зносостійкість порошок 55,0 0,87 41,5 1,1 23,0 1,25 14,5 1,16 1,0 1,0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 феросилікокальцій решта 1,8-3,6 1,0 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Порошковий дріт для наплавлення, що складається зі сталевої низьковуглецевої оболонки і порошкоподібної шихти, що містить залізний порошок, графіт, феротитан, феромарганець і силікокальцій, який відрізняється тим, що додатково шихта містить ферохром і феромолібден при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас. %: графіт 8,0-12,0 феротитан 30,0-40,0 ферохром 15,0-25,0 феромолібден 0,4-1,0 феромарганець 4,0-6,0 силікокальцій 1,5-2,5 залізний порошок 13,5-41,1, при цьому коефіцієнт заповнення порошкового дроту складає 28-30 %. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3