Порошковая проволока

Изобретение относится к порошковым проволокам. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: плавиковый шпат 1,0-2,0; феррохром 20,0-24,0; ферромолибден 0,5-2,0; карбид бора 4,0-12,0; железный порошок 0-16,5; стальная оболочка - остальное. Для изготовления порошковой проволоки используются как ферроматериалы, так и чистые порошки металлов. Состав шихты варьируется в зависимости от способа наплавки с учетом коэффициентов перехода легирующих элементов в наплавленный металл. Изобретение направлено на повышение износостойкости наплавленного металла, работающего на истирание в контакте с коррозионной средой. 2 табл.

 

Изобретение относится к области электродуговой наплавки порошковой проволокой деталей, работающих в условиях трения металла о металл в контакте с коррозионной средой, и может быть использовано в энергетической, химической, нефтяной отраслях промышленности, например, для восстановления и упрочнения уплотнительных поверхностей запорной и дросселирующей аппаратуры, торцевых уплотнителей контактных пар различных насосов, шнеков.

Известна порошковая проволока (авторское свидетельство СССР №277978, B23k 35/36, опубл. Б.И. №25, 1970 г.), состав шихты которой взят в следующем соотношении, мас. %:

карбид бора 22-25
железный порошок остальное

Металл, наплавленный порошковой проволокой с шихтой предложенного состава, обладает высокой твердостью (7000-8000 МПа) и высокой относительной износостойкостью, но низкой коррозионной стойкостью. Кроме того, наплавка такой композиции на стальные детали представляет значительные трудности, вызванные малой смачиваемостью карбида бора железом и низкими значениями пластической деформации получаемого металла, что обусловливает образование в наплавленном слое трещин и снижает его способность к релаксации упругих напряжений при механической нагрузке (Шеенко И.Н., Орешкин В.Д., Репкин Ю.Д. Современные наплавочные материалы на основе тугоплавких соединеий. - Киев: Наукова думка, 1970. - 163-164 с.).

Наиболее близким по химическому составу является изобретение (авторское свидетельство СССР №338336, B23K 35/36, 1972 г.), защищающее порошковую проволоку для износостойкой наплавки посадочных поверхностей из углеродистых и низколегированных сталей, работающих в условиях трения металла о металл, состоящую из стальной оболочки и шихты, содержащей феррохром, ферромарганец, мрамор, плавиковый шпат, железный порошок и ферромолибден в следующем соотношении, мас.%:

феррохром 0,5÷4
ферромарганец 0,2÷2
мрамор 0,5÷3
плавиковый шпат 1÷5
железный порошок 5÷25
ферромолибден 0,2÷2,0
стальная оболочка остальное

Однако, металл, наплавленный известной порошковой проволокой, имеет недостаточную твердость (до 40 HRC) и износостойкость, особенно в условиях мокрого трения металла о металл при наличии коррозионной среды.

Кроме того, наличие мрамора в шихте этой порошковой проволоки способствует росту концентрации кислорода в металле, окисляющего активные легирующие элементы, что приводит к снижению пластичности и вязкости наплавленного слоя.

Техническим результатом данного изобретения является повышение износостойкости наплавленного металла, работающего на истирание в контакте с коррозионной средой.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в порошковой проволоке для наплавки деталей, состоящей из стальной оболочки и шихты, включающей плавиковый шпат, феррохром, ферромолибден и железный порошок, согласно заявляемому техническому решению шихта дополнительно содержит карбид бора при следующем соотношении компонентов, мас.%:

плавиковый шпат 1,0÷2,0
феррохром 20,0÷24,0
ферромолибден 0,5÷2,0
карбид бора 4,0÷12,0
железный порошок 16,5÷0
стальная оболочка остальное

Благодаря тому, что в шихте проволоки значительно увеличивается количество феррохрома и дополнительно вводится карбид бора, удается получить новый наплавленный металл композиционного типа, который приобретает повышенную износостойкость и коррозионную стойкость.

Увеличение содержания в шихте феррохрома обеспечивает получение в наплавленном металле мартенситной структуры, обладающей достаточно высокой коррозионной стойкостью, характерной для сталей (20-40)Х13. Образуя в наплавленном металле твердые карбиды, хром также повышает ее износостойкость.

Отсутствие ферромарганца в предложенной проволоке, по сравнению с известной, вызвано необходимостью снижения до минимума возможности образования в наплавленном металле остаточного аустенита.

Наличие молибдена в порошковой проволоке повышает твердость и прочность наплавленного слоя, поскольку основной упрочняющей фазой для данного металла, наряду с карбидами становится фаза Лавеса типа Fe2Mo. Молибден также является поверхностно-активным элементом по отношению к железу, препятствует выделению карбидов и интерметаллидов по границам зерен, что, в свою очередь повышает не только прочность, но и пластичность наплавленного металла. Кроме того, молибден предупреждает рост зерна при кристаллизации и повышает технологическую прочность (стойкость к горячим трещинам) наплавленного металла.

Введение в предложенную проволоку карбида бора в количестве 4,0-12,0% ведет к выделению в структуре наплавленного металла боридной эвтектики, которая, располагаясь в виде каркаса между кристаллами, воспринимает часть нагрузки от удельных давлений и контактного взаимодействия и рассредоточивает ее на большую площадь поверхности, что увеличивает стойкость наплавленного металла, работающего в условиях истирания, против задирания. Кроме того, боридная эвтектика препятствует «зернограничной ползучести», повышает стойкость против межкристаллитной коррозии. При этом хром и молибден под воздействием рабочих нагрузок образуют мелкодисперсные труднорастворимые высокопрочные карбиды, бориды и карбобориды, способствующие увеличению износостойкости наплавленного металла. Содержание карбида бора в шихте менее 4,0% не обеспечивает нужного уровня износостойкости, а при повышении свыше 12,0% возрастает процентное содержание углерода в наплавке, что приводит к появлению трещин, охрупчиванию наплавленного металла и падению его износостойкости.

Плавиковый шпат является технологической добавкой, которая снижает опасность образования пор, способствует хорошему формированию валика наплавленного металла и повышает устойчивость горения дуги в процессе наплавки.

Железный порошок необходим для получения расчетного коэффициента заполнения порошковой проволоки, что обеспечивает получение наплавленного металла требуемого химического состава.

Предложенная порошковая проволока обеспечивает комплексное упрочнение наплавленного металла за счет образования в мартенситной матрице карбидных, карбоборидных и интерметаллидных фаз.

Было изготовлено пять вариантов новой порошковой проволоки.

В качестве оболочки использовали стальную ленту марки 08 кп размером 15×0,5 мм по ГОСТ 503-81. Коэффициент заполнения такой порошковой проволоки составляет 42%. Для изготовления порошковой проволоки используются как ферроматериалы, так и чистые порошки металлов. Состав шихты варьируется в зависимости от способа наплавки с учетом коэффициентов перехода легирующих элементов в наплавленный металл.

Наплавка предложенной проволокой может производиться как под флюсом, так и в среде защитных газов.

Новая порошковая проволока всех изготовленных вариантов прошла сварочно-технологические испытания при наплавке под флюсом темплетов из стали 45 размером 20×60×250. При наплавке образцов использовали источник питания дуги ВДУ-506 и сварочный полуавтомат ПДФ-512. Порошковая проволока обеспечивает хорошие сварочно-технологические свойства при наплавке на постоянном токе обратной полярности на режимах Iд=290÷310 А, Uд=30÷32 В.

Испытания на износостойкость проводили на лабораторной установке в условиях мокрого трения металла о металл (толкатель-кулачок) при удельном давлении на изнашиваемых поверхностях 1 МПа. Полученные результаты выражались в виде коэффициента относительной износостойкости ε, численно равного отношению весовых потерь эталона (сталь 30X13) и испытуемого металла за одинаковое время.

Механические свойства определяли на образцах, прошедших отпуск при 250°C.

Приведенные в таблице 2 результаты испытаний показывают, что составы порошковой проволоки NN 2-4 являются оптимальными и обеспечивают получение наплавленного металла с достаточно высокой твердостью и износостойкостью, не склонного к пористости и трещинообразованию.

Анализ результатов испытаний показал, что по сравнению с использованием порошковой проволоки-прототипа применение предлагаемой новой порошковой проволоки позволит увеличить твердость с 38 до 42-54 HRC, коэффициент относительной износостойкости ε с 1.2 до 2.3-4.6.

Наплавленный металл, полученный новой порошковой проволокой, может использоваться в закаленном от температур 1000-1100°C и отпущенном состоянии. После закалки твердость, в зависимости от содержания углерода составляет 52÷60 HRC, после отпуска при 250°C - 42÷54 HRC, а после отпуска при 600°C - 34÷40 HRC.

Технологические испытания новой порошковой проволоки показали, что в процессе наплавки обеспечивается устойчивое горение дуги, хорошее формирование валика наплавного металла, отсутствие трещин и наплывов, шлаковая корка хорошо покрывает наплавленный валик и удаляется без затруднения.

Использование предложенной порошковой проволоки для наплавки уплотнительных поверхностей деталей запорной арматуры трубопроводного транспорта позволяет повысить их износостойкость и срок службы в 2-3 раза и соответственно снизить затраты на их восстановление, примерно на 20-30%.

Порошковая проволока для наплавки деталей, работающих в условиях трения металла о металл в контакте с коррозионной средой, состоящая из стальной оболочки и шихты, включающей плавиковый шпат, феррохром, ферромолибден и железный порошок, отличающаяся тем, что шихта дополнительно содержит карбид бора при следующем соотношении компонентов, мас.%:

плавиковый шпат 1,0÷2,0
феррохром 20,0÷24,0
ферромолибден 0,5÷2,0
карбид бора 4,0÷12,0
железный порошок ≤16,5
стальная оболочка остальное.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения покрытой слоем тугоплавкого припоя детали. Способ включает нанесение механической смеси, представляющей собой порошок по меньшей мере одного источника кремния, в котором каждая частица является источником кремния, и порошок по меньшей мере одного источника бора, в котором каждая частица является источником бора, на по меньшей мере часть поверхности подложки, содержащей основной материал с температурой солидуса выше 1100°С.

Изобретение может быть использовано для упрочнения деталей машин индукционной наплавкой твердых сплавов путем создания износостойких покрытий. Шихта содержит мас.%: плавленый флюс на основе борсодержащих компонентов 8-10, состав самораспространяющегося высокотемпературного синтеза 13-17, твердый сплав - остальное.
Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной сварке и наплавке низколегированных сталей. Флюс состоит из шлака производства силикомарганца, который содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Изобретение может быть использовано при наплавке порошковой проволокой рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Изобретение может быть использовано при наплавке порошковой проволокой рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для дуговой сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей. Шихта электродного покрытия содержит следующие компоненты, мас.%: мрамор 19,0-21,0, ильменит 19,0-21,0, ферромарганец 13,0-15,0, рутил 28,5-29,5, каолин 4,0-6,0, тальк 9,0-11,0, целлюлоза 1,0-2,0, поташ 0,5-1,5 и механоактивированный порошок шихты электродов МР3 0,25-0,45 с размером частиц до 20 мкм.

Изобретение может быть использовано для жесткого долговременного соединения алюмотермитной сваркой стальных элементов, предпочтительно рельсов. Алюмотермитная смесь для сварки стальных элементов содержит прокаленную железную окалину, порошок алюминия и легирующие присадки.

Флюс может быть использован для сварки низко- и среднелегированных сталей. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродуговой сваркой под флюсом металлоконструкций из низкоуглеродистых сталей, стойких к электрохимической коррозии, например корпусов морских судов, нефте- и газопроводов.

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке и наплавке легированных сталей под флюсом. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изделиям с нанесенным покрытием с использованием диффузионной пайки. Композиционная смесь для нанесения покрытия на изделие содержит частицы, выбранные из частиц, обладающих свойством износостойкости, частиц цеолита, частиц, обладающих каталитическими свойствам, или их комбинаций и механическую смесь, содержащую по меньшей мере один порошок частиц источника бора и по меньшей мере один порошок частиц источника кремния, каждая частица в порошках представляет собой источник кремния или источник бора со средним размером частиц менее 250 мкм. Механическая смесь содержит бор и кремний при массовом соотношении между бором и кремнием в диапазоне от 3:100 до 100:3. Упрощается нанесение покрытия и уменьшается требуемое количество покрытий припоем. 6 н. и 16 з.п. ф-лы, 19 табл., 6 ил., 13 пр.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть применено при механизированной и автоматической сварке и наплавке металлических деталей под водой. Предлагаемая порошковая проволока для подводной сварки сталей по первому варианту состоит из стальной оболочки и шихты, содержащей рутиловый концентрат, гематит, железный порошок, ферромарганец, никель, комплексный фторид щелочного металла и политетрафторэтилен при следующем содержании компонентов, мас.%: рутиловый концентрат 23-42; гематит 18-27; железный порошок 28-42; ферромарганец 5-9; никель 3-5; комплексный фторид щелочного металла 3-15; политетрафторэтилен 3-15. Порошковая проволока для подводной сварки сталей по второму варианту состоит из стальной оболочки и шихты, содержащей рутиловый концентрат, гематит, железный порошок, ферромарганец, никель, комплексный фторид щелочного металла и тетрафторид углерода при следующем содержании компонентов, мас.%: рутиловый концентрат 23-42; гематит 18-27; железный порошок 28-42; ферромарганец 5-9; никель 3-5; комплексный фторид щелочного металла 3-15; тетрафторид углерода 3-15. Предлагаемые порошковые проволоки позволяют улучшить качество сварного шва и уменьшить образование газовых пор при подводной сварке. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокотемпературной пайке. Механическая смесь частиц порошков для высокотемпературной пайки изделия содержит по меньшей мере один источник бора и по меньшей мере один источник кремния. Частицы имеют средний размер менее чем 250 мкм, каждая частица является источником кремния или источником бора. Механическая смесь содержит бор и кремний в массовом соотношении бора к кремнию в диапазоне от 5:100 до 1:1; кремний и бор присутствуют совместно в механической смеси в концентрации по меньшей мере 25 мас.%. По меньшей мере один источник бора и по меньшей мере один источник кремния являются бескислородными за исключением неизбежных количеств загрязняющего кислорода, составляющих менее чем 10 мас.%. Упрощается процесс пайки при сокращении количества тугоплавких присадок. 10 н. и 29 з.п. ф-лы, 6 ил., 19 табл., 13 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к смесям для высокотемпературной пайки. Смесь для соединения металлических изделий высокотемпературной пайкой содержит источник бора и источник кремния в виде порошков при соотношении бора к кремнию в смеси от 3:100 до 100:3 и по меньшей мере одно связующее, выбранное из группы, состоящей из растворителей, воды, масел, гелей, лаков, олифы, связующих на основе мономеров и/или полимеров, причем основной металл изделий имеет температуру солидуса выше 1040°С. Упрощается процесс создания высокопрочных соединений основных металлов за счет уменьшения количества тугоплавких присадок. 12 н. и 31 з.п. ф-лы, 6 ил., 14 табл., 10 пр.

Изобретение может быть использовано для поверхностного монтажа. Паяльная паста содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: канифоль 4,0-5,0, оксипроизводное соединение ряда алкиламинов 3,7-4,3, полиэтиленгликоль с молекулярной массой 1500-20000 2,9-3,2, этиленгликоль 1,2-1,5, гидроксид натрия 0,5-0,7, порошок припоя - остальное. Паяльная паста обладает высокой точностью дозирования и степенью удержания припоя в паяном шве, а также обеспечивает полную отмывку остатков флюса водой. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение может быть использовано для сварки нержавеющих сталей, в частности сталей серии 400, сварочной проволокой с флюсовой сердцевиной. Нержавеющая хромистая сталь трубчатой оболочки содержит, вес.%: 10-18 Cr, менее 5 Ni. Размещенный в ней флюс содержит, вес.%: Cr 68, Mn 1-10 и Si 2-15 и Fe остальное. Коэффициент заполнения сварочной проволоки составляет 5-25%, предпочтительно 10-20%. Наплавленный упомянутой проволокой металл имеет однородный химический состав. Благодаря снижению потери хрома во время переноса в наплавленный металл до менее 0,1% сварочная проволока с флюсовой сердцевиной не ржавеет под воздействием воздуха в течение длительного времени. Проволока обладает высокой стабильностью состава флюса, при этом исключаются неблагоприятные обстоятельства процесса изготовления, связанные с высоким коэффициентом ее заполнения. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 табл., 6 ил.
Наверх