Состав электродного покрытия

 

Использование: преимущественно для ремонта отливок из низколегированных высокопрочных сталей. Сущность изобретения: состав электродного покрытия содержит (мас.%): плавиковый шпат 17-21; песок кварцевый 6-8; ферротитан 7-12; ферромарганец 1-3; порошок алюминиевый 0,6-1,3; феррохром 10-14; ферромолибден 3-5; феррованадий 1-3, никель-иттриевая лигатура 0,5-1,5; графит 0,8-1-,8, сода 0,5-- 1,0; остальное - мрамор. Данный состав .электродного покрытия обеспечивает снижение склонности наплавленного металла к образованию трещин. 3 табл.

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ns)s В 23 К 35 /365

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ.

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4825232/08 (22) 14.05.90 (46) 07.07.92. Бюл. %25 (71) Волгодонский филиал Всесоюзного научно-иСследовательского и проектно-конструкторского института атомного энергетического машиностроения (72) В,Б. Пеньков, В.Н. Кузнецов, Ю,В. Полетаев, И.В. Дмитров и А,Н. Жирков. (53) 621.791.04 (088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

N. 1320040, кл. В 32 К 35/365, 11.10.87, 2, Состав электродного покрытия электродов ЦН-14. Паспорт ЦЭ N 513-85, Изобретение относится к области сварки, в частности к составам электродного покрытия, предназначенного преимущественно для ремонта отливок из низколегированных высокопрочных сталей, а также для наплавки поверхностей, подвергающихся абразивному износу.

Известен состав электродного покрытия (1), используемого для сварки низколегированных высокопрочных сталей с пределом прочности свыше 600 МПа, содержащего следующие компоненты, мас;%;

Мрамор 31...34

Плавиковый шпат 20„.25

Рутиловый концентр, . 12.„17

Никель 11...13

Ванадий 0,5...1,5

Марганец 5...8

Ферросилиций 2...4

Кремнефтористый натрий 2...6

Ферроиттрий 0,5„,1,5

„„5Q ÄÄ 1745482A1 (54) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ (57) Использование. преимущественно для ремонта отливок из низколегированных высокопрочных сталей. Сущность изобретения: состав. электродного покрытия содержит (мас,%); плавиковый шпат 17 — 21; песок кварцевый 6-8; ферротитан 7-12; ферромарганец 1-3; порошок алюминиевый

0,6-1,3; феррохром 10 — 14; ферромолибден

3 — 5; феррованадий 1-3, никель-иттриевая лигатура 0,5-1,5; графит 0,8-1-,8, сода 0,51,0; остальное — мрамор. Данный состав электродного покрытия обеспечивает снижение склонности наплавленного металла к образованию трещин. 3 табл.

Введение ферроиттрия в состав покрытия в указанных пределах повышает служебные свойства наплавленного металла и снижает склонность.его к образованию трещин. Однако ферроиттрий является химически активным компонентом и при неблагоприятных параметрах жидкого стекла (модуль L 2,6), повышенном его количестве, иттрий практически не переходит в наплавленный металл, что приводит к снижению его служебных свойств и повышению склонности к образованию тре-. щин. Кроме того. отсутствие в покрытии углерода не позволяет получить наплавленный металл необходимой твердости. Недостатками этого покрытия является склонность электродов к образованию трещин в наплавленном металле и недостаточная их твердость.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является состав электродного покрытия (2), содержащий следующие компоненты, мас,%:

1745482

Мрамор 27

Кварцевый песок 8

Плавиковый шпат 19

Ферротитан 8

Ферросилиций 6

Марганец металлический 3

Хром металлический 14

Ферромолибден, 7

Феррованэдий 5 . Графит 2

Поташ 1

Металл,. наплавленный этими электродами, имеет достаточно высокую твердость (HRC = 50.„56) в исходном состоянии, что обеспечивает его высокую работоспособность при различных видах износа. Но обязательным условием при сварке (наплавке) этими электродами является предварительный подогрев, который не всегда гарантирует отсутствие трещин в нэплавленном металле. Недостатком такого покрытия является склонность к образованию трещин в наплэвленном металле.

Целью изобретения является снижение склонности электродов к образованию трещин в наплавленном металле, - Для достижения указанной цели электродное покрытие, содержащее мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок, ферротитан, ферромарганец, феррохром, ферромолибден, феррованадий, алюминиевый порошок. графит кристаллический и пластификатор, дополнительно содержит никель-иттриевую лигатуру, а в качестве пластификатора присутствует сода, при следующем соотношении компонентов, мас.%.

Плавиковый шпат 17...21

Песок кварцевый, 6...8

Ферротитай 7...12, Ферромарганец 1...3

Алюминиевый порошок 0.6„.1,3

Феррохром 10...14

Ф ерромолибден 3...5

Феррованадий 1...3

Никель-иттриевая лигатура 0,5...1,5

Графит кристаллический 0.8...1,8

Пластификатор 0,5...1.0

Мрамор Остальное отношение суммарного содержания ферро-. хрома с феррованадием к содержанию никель-йттриевой лигатуры находится в интервале от 8 до 32.

Введение никель -иттриевой лигатуры в состав покрытия приводит к.стабильному переходу иттрия в металл шва, так как никель, составляющий основу лигатуры (85„.90 мэс,%) имеет низкое сродство к кислороду и препятствует окислению иттрия в дуговом промежутке. Присутствие в наплавленном металле такого сильного модификатора, как иттрий, приводит к снижению в нем трещин и повышает твердость.

При содержании никель-иттриевой лигатуры в покрытии менее 0,5 мас,% не обес5 печивается повышение служебных свойств наплавленного металла (количество трещин и твердость).

Введение в покрытие никель-иттриевой лигатуры свыше 1,5 мас.% нецелесообразi0

50 но, так как при данном уровне легирования наплавленного металла (С, Мп, Cr, V, Мо) не. происходит повышения его твердости.

Содержание основных легирующих в покрытии (феррохром 10„.14 мас.%; графит кристаллический 0.8...1,8 мас.%, ферромарганец 1...3 мас,%, феррованадий 1...3 мас.% и ферромолибден 3...5 мас.%) определялось с учетом их влияния на такие показатели наплавленного металла, как твердость, Если содержание основных легирующих в покрытии меньше указанных нижних уровней. то не обеспечивается необходимая твердость наплавленного металла после последующей термообработки, а следовательно, и его износостойкость.

Введение OcHoBHblx легирующих выше верхнего предела не отвечает условиям ремонта отливок и узлов из высокопрочных сталей из-за ограничения по объему наплавленного металла, ° Введение никель-иттриевой лигатуры в покрытие в соотношении между суммарным содержанием феррохрома с феррованадием к ней от 8 до 32 обеспечивает снижение склонности электродов к образованию трещин в наплавленном металле, при сохранении его высокой твердости, в связи с чем предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Введение в состав покрытия основных шлакообразующих компонентов (мрамор, плавиковый шпат 17...21 мас.% и кварцевый песок 6„.8 мас.%), является оптимальным для обеспечения хорошего формирования металла и отделимости шлаковой корки, а введение алюминиевого порошка (0,6...1,3 мас,%) при-. водит к стабилизации процесса начального зажигания и увеличению перехода легирующих в наплавленный металл.

Кроме того, алюминиевый порошок, наряду с ферротитаном (7.„12 мас.%) обеспечивает достаточный уровень раскисления металла шва.

Таким образом применение предлагаемого покрытия позволяет повысить стойкость электродов против образования трещин.в наплавленном металле при достаточном уровне его твердости

Для оценки свойств электродного покрытия готовят составы покрытий, представленные в табл,1, 1745482

Содержание компонентов в покрытии (мас.>,) в составе

Компонент извест- 1 3 4 5 ном

6 . 7

J.l

43,1 44,8. 38, 1 39,9 40,4 41

Мрамор

40,8

Плавиковый шлат 19

Кварцевый песок .8

19 18

7 6

10 8

21 17:20

6 6

7 8

Ферротитан

12 ферросилиций 6

Марганец металлический 3

1 2

Ферромарганец

1 3

10 13

5 3

2 3 1,8 1,0

Хром металлический 14

1О

14.

Феррохром

Ферромолибден

Феррованадий 5

Графит кристаллический а

0,8

1,4

1,8

0,8

1,ã

1,5 0>5 1,0 0,3 2,0 0,5 1,9

Никель-иттриевая лигатура, о,6 1,2 1,3

0,6

0,8

0,7

Порошок алюминиевый

Поташ о,8

o,s

0>8

0,6

1,0

1,0

Сода

6,25 36,7

Феррохром+феррованадий никель-иттриевая лигатура

32 15

4 3

7,3

Шихту готовят по известной технологии: смешивают с жидким стеклом и методом опрессовки наносят на стержниф4 мм из проволоки Св-08А, При этом контролируют внешний вид электродов и центричность 5 нанесения покрытия на стержень.

После прокалки при t = 370 С в течение

1,5 ч электроды исследуют на склонность к образованию трещин в наплавленном металле и его твердость в исходном состоянии 10 и после термообработки, Результаты влияния составов покрытий на склонность к образованию трещин в наплавленном металле и его твердость в исходном состоянии и после термообработки 15 приведены в табл.2.

Химический состав наплавленного металла при использовании электродов с предлагаемым покрытием представлен в табл,3:

Результаты испытаний, представленные в таблицах 1-3 показывают, что электроды с предлагаемым покрытием имеют высокую стойкость. против образования трещин в наплавленном металле при достаточ- 25 но высоком уровне ето твердости. Металл, наплавленный ими, соответствует типу Э35Xl НМФ по ГОСТ 10051-75.

Формула .изобретения

Состав электродного покрытия, содержащий мрамор, плавиковый шпат, ферротитан, ферромарганец, хром, ферромолибден, феррованадий, алюминиевый порошок, кварцевый песок, графит и пластификатор, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения склонности наплавленного металла к образованию трещин, он дополнительно содержит никель-иттриевую лигатуру, в качестве пластификатора введена сода, а хром введен в виде феррохрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Плавиковый шпат 17...21

Песок кварцевый . 6...8

Ферротитан 7...12

Ферромарганец .. 1...3

Алюминиевый порошок: 0,6..1,3

Феррохром 10... t4

Ферромолибден 3...5 . Феррованадий 1...3

Никель-иттриевая лигатура 0,5...1,5

Графит кристаллический 0,8...1,8

Сода . 0,5...1,0

Мрамор Остальное причем отношение суммарного содержания феррохрома и феррованадия к содержанию никель -иттриевой лигатуры составляет 8-32, Таблица!

1745482

Таблица2

Показатели металла на высоте наплавки

1О мм (наплавка производилась без предварительного подогрева) Показатель ремонтопригодности (высота наплавки площадью

20 см ) Вариант электродов

Твердость после термообработки НКС

46

46

44

34

46

Количество трещин на 10 см2 наплавки

Твердость в исходном состоянии, !

ВС

Таблица 3

Содержание элементов в наплавленном металле, мас.т

Оариант электродов

) L Л

Из вестный

1,5

1,2 0,71

0,95 0,26

1,05 0,45

0,87 0,15

0,97 0,93

1,5 0,23

0,85 0,7

2

4

C

Составитель В.Пеньков

Техред М.Моргентал

Корректор Т, Ïà Jlèé

Редактор T.Çóáêîâà

Заказ 2351 Тираж Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Из вес тн ый

2

4

6

7, 10 нет нет нет

HPT

3 нет

0,40

0,55

0.38 0,30

0,42

0,48

0,51

0,33

0,95 0>85

1,4 0,20

1,8 0,28

2,2 0,36

1,3 0,24

1,6 0,3

1,4 0,28

1,6 0,33

52 .4

51

53

50 1

4,5

1,2

1,56

1,35

1,40

1,8

1,2

0,85

0,45

0,61

0,23

0,39

0,3

0,44

О,?5

6 б

0,0Г6

0,017

0,О16 0,015

0,016

0,015

0,016

0,015

0,021

0,019

0,020

0,021

0,020

0,019

0,02

0 0I9