Состав сплава

 

Использование: изобретение относится к сварочным материалам, в частности к материалам для наплавки, и может быть использовано при восстановлении поверхности крупногабаритных изделий, например стальных рабочих валков станов горячей прокатки. Сущность изобретения: для одновременного повышения твердости и разгаростойкости наплавленного металла состав для наплавки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,10 - 0,18; кремний 0,65 - 0,90; марганец 0,60 - 0,90; хром 13,00 - 18,00; никель 1,50 - 3,30; молибден 0,10 - 0,35; вольфрам 0,20 - 0,50; железо - остальное. Повышается работоспособность наплавленной детали за счет повышения стойкости против образования разгарных трещин и износостойкости. 2 табл.

Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к материалам для наплавки, и может быть использовано при восстановлении поверхности крупногабаритных изделий, например стальных рабочих валков станов горячей прокатки методом наплавки.

Известен состав [1] металлокерамической ленты, используемой для наплавки, в котором с целью повышения твердости и износостойкости наплавочного металла содержится, мас. углерод 0,3-0,6; кремний меньше 0,3; марганец 2-3; хром 13-16, никель 1,7-4; вольфрам 1,5-4,5; титан 0,3-1,2; железо остальное.

Твердость наплавленного металла составляет 44-50 HRC при нормальной температуре и снижается до 25-30 НRC при температуре 400-500^оС. Из-за существенного снижения твердости при повышении температуры этот сплав мало подходит для наплавки рабочих валков станов горячей прокатки.

Наиболее близким к изобретению является состав [2] содержащий мас. углерод 0,01-0,12; кремний 0,15-1,9; марганец 0,3-2,5; хром 17,5-28,5; никель 2,5-6,0; молибден 0,1-6,0, железо остальное.

Цель изобретения повышение высокотемпературной износостойкости и разгаростойкости.

Это достигается тем, что в составе для наплавки, содержащем железо, углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден и вольфрам, компоненты взяты в следующем соотношении, мас. углерод 0,1-0,18; кремний 0,65-0,9; марганец 0,6-0,9; хром 13,0-18,0; никель 1,5-3,3; молибден 0,1-0,35; вольфрам 0,2-0,5.

Введение вольфрама в сталь повышает физико-механические свойства при повышенной температуре. Однако также известно отрицательное влияние вольфрама на разгаростойкость стали. Причем установлено, что при введении вольфрама в сплав заявленного состава в количестве, не превышающем 0,5% ее разгаростойкость не уменьшается, а при введении менее 0,2% не проявляются легирующие свойства.

С другой стороны, при замене части молибдена на вольфрам (в количестве 0,2-0,5% ) в сплаве предложенного состава проявляются особые свойства этого элемента повышается износостойкость наплавленной детали металлургического оборудования за счет более равномерного износа. Это связано с тем, что температура плавления вольфрама очень высока: 3410^оС, что значительно превышает температуру плавления молибдена (2620^оС) и температуру плавления стали в целом ( ≈1400^оС). Под действием градиента температур атомы вольфрама диффундируют навстречу тепловому потоку к поверхности детали (например, прокатного валка), причем быстрее, чем атомы молибдена, так как выше его температура плавления на 790^оС.

Достигнув поверхности детали, вольфрам повышает степень легирования поверхностного слоя, образует карбид вольфрама WC, который близок по твердости к алмазу, износостоек и тугоплавок. Влияние добавок вольфрама на равномерность износа заключается в следующем. Как известно, детали металлургического оборудования и имеют неравномерный износ. Например, рабочие прокатные валки НШС-2000 горячей прокатки имеют повышенный износ в местах, где проходят края полосы (или сляба). В этом месте валки испытывают повышенное давление и, как следствие, повышается температура поверхности валка, увеличивается градиент температуры и тепловой поток в этом участке, что увеличивает скорость термодиффузии и количества атомов вольфрама на поверхности валка в этой зоне в случае наплавки заявленным составом. В этом месте обнаружено повышенное содержание вольфрама по сравнению с другими участками бочки валка. В результате на этом участке повышается износостойкость и в целом износ бочки валка становится равномерным и отпадает необходимость в проведении глубокой токарной обработки валка для выравнивания его бочки. Повышается стойкость валка в целом.

Установлено, что содержание вольфрама в сплаве менее 0,2% не приводит к повышению износостойкости вследствие его малого количества, а при содержании более 0,5% резко охрупчивается поверхность детали, образуются глубокие трещины разгара, что приводит к повышенному износу и выкрашиванию наплавленного металла, а также увеличению глубины токарной обработки между перевалками, что приводит к снижению стойкости прокатного валка.

Плавки осуществлялись в обычной индукционной печи по известной металлургии технологии, после выплавки полученные материалы протягивались в проволоку сплошного сечения диаметром 5 мм. Осуществлялась многослойная наплавка под флюсом АН-20С на режимах: ток 400 А, напряжение 34 В.

Из наплавленного металла вырезались образцы для замера твердости при повышенных температурах и образцы диаметром 6 мм для определения разгаростойкости.

Разгаростойкость определялась путем нагрева образцов проходящим током до температуры 700^оС и охлаждения водой до температуры 20^оС.

Критерием оценки разгаростойкости являлось количество циклов нагрев-охлаждение до зарождения первой трещины.

В табл. 1 приведены составы испытываемых сплавов, в табл. 2 результаты испытаний.

Как видно из табл. 2 наплавленный металл из заявленного сплава имеет высокую твердость при повышенных температурах и разгаростойкость.

Формула изобретения

СОСТАВ СПЛАВА, включающий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, железо, отличающийся тем, что при использовании сплава для наплавки состав содержит дополнительно вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод - 0,10 - 0,18 Кремний - 0,65 - 0,90 Марганец - 0,60 - 0,90 Хром - 13,00 - 18,00 Никель - 1,50 - 3,30 Молибден - 0,10 - 0,35 Вольфрам - 0,20 - 0,50 Железо - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1