Состав порошковой проволоки
Патент 1004052
Авторы
Состав порошковой проволоки
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е (ii)1004052
ИЗОЗРЕТЕ Н ИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.07.80 (21) 2963436/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з
В 23 К 35/368
В 23 К 35/28
Гесударетеелиый кемлтет
СССР (53) УДК 621.791. .042.3 (088.8) ле делам лзееретелий в еткрмтий
Опубликовано 15.03.83. Бюллетень № 10
Дата опубликования описания 25.03.83
4: . p °
В. Я. Зуси н, В. И. Черноива нов, Г. Н. Вайнер, А. Й . - Каба нец1
В. А. Муратов, В . К. Городко в -:.Р. Ш:- :; Хаса нов /
> g (72) Авторы изобретения (71) Заявитель
Ждановский металлургический (54) СОСТАВ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ
0,2 — 0,3
0,2
Изобретение относится к сварке, в частности к материалам, применяемым для сварки и наплавки алюминиевых сплавов.
Известен состав сварочного материала (l), содержащего следующие компоненты, вес. %:
Медь 4,8 — 5,8
Кремний 1,2 — 2,0
Магний 0,25 — 0,45
Олово 2,7 — 3,5
Алюминий Остальное
Однако известный сварочный материал обеспечивает недостаточную износостойкость металла шва.
Наиболее близким к изобретению по составу является порошковая проволока (2), состоящая из алюминиевой оболочки и шихты выключающей следующие компоненты, вес. %:
Кремний 4,6 — 5,9
Магний 0,45 — 0,9
Компонент, содержащий цирконий
Медь
Алюминиевая оболочка Остальное
Недостатком известной порошковой проволоки является низкая износостойкость металла шва при повышенных температурах.
Цель изобретения — повышение износостойкости металла шва при повышенных температурах.
Цель достигается тем, что шихта дополнительно содержит марганец и никель, а
1О в качестве компонента, содержащего цирконий, — фторцирконат калия, при следующем соотношении компонентов, вес. %:
Медь 0,3 — 2,5
Кремний l 3,1 — 24
Фторцирконат калия 0,1 — 5
Марганец 0,8 — 3
Никель 0,7 — 5
Алюминиевая оболочка Остальное
Медь вводится в состав порошковой проволоки в пределах 0,3 — 2,5% для повышения жаропрочности и износостойкости наплавленного металла при повышенных температурах. При содержании меди в составе порошкового электрода 0,3% и менее влияние ее на металл наплавки незначительно.
1004052
55
С увеличением содержания меди до 2,5% в шихте порошковой проволоки металл наплавки обладает повышенными нрочностными характеристиками при длительном нагреве до температур + 300 — 400 С. Это объясняется тем, что медь при содержании до 2,5% участвует в повышении межатомной связи твердого раствора, содержащего марганец. Кроме того, при распаде твердого раствора сложного по составу сплава образуются дисперсные частицы фазы Т (А! MnCu), которые участвуют в создании микрогетерогенности внутри зерен твердого раствора, что затрудняет деформацию. Избыточная медь участвует в образовании никельсодержащей фазы Т (A1 Си М), которая кристаллизуется в разветвленной форме, ее частицы, располагаясь по границе зерен твердого раствора, блокируют их и те!и самым обеспечивают значительное повышение жаропрочности сплава. Содержание меди в шихте порошковой проволоки следует ограничить до 2 5% так как при содержании более 2,5% в структуре наплавки появляется фаза СиА1>, способствующая охрупчиванию сплава, понижению коррозионной стойкости и следовательно и износостойкости и повышению склонности к объемным изменениям.
Кремний, вводимый в состав порошковой проволоки в пределах 13,1 — 24%, способствует снижению коэффициента линейного расширения, повышает твердость и увеличивает износостойкость металла наплавки при повышенных температурах.
При содержании кремния ниже 13,1% в составе шихты порошковой проволоки наплавленный металл обладает пониженными прочностными характеристиками, повышенным коэффициентом линейного расширения, а следовательно и низкими свойствами по жаропрочности. При содержании кремния в шихте порошковой проволоки более
24% металл наплавки подвержен трещино. образованию от циклических напряжений и охрупчиванию, что снижает прочностные характеристики.
Цирконий в состав шихты порошковой проволоки введен в виде фторцирконата калия, это приводит к модифицированию наплавленного металла и повышению его плотности, что обеспечивает увеличение износостойкости материала при повышенных температурах за счет более равномерного распределения твердых включений по объему наплавленного металла.
Образующие в наплавленном металле интерметаллиды алюминия и циркония повышают жаропрочность сплава.
Введение фторцирконата калия способствует стабилизации процесса наплавки, улучшению сварочно-технологических ха15
4 рактеристик дуги, способствует образованию тонкого слоя шлаковой оболочки, которая предохраняет сварочную ванну от воздействия воздуха.
Кроме этого, цирконий снижает склонность сплава к горячим трещинам, производит дегазацию сплава, повышает плотность наплавки, устраняет порообразован ие.
Эффект модифицирования металла наблюдается при содержании фторцирконата калия в шихте порошковой проволоки 0,1%.
Этим обусловлен нижний предел содержания фторцирконата калия. Увеличение содержания фторцирконата калия выше 5% в шихте порошковой проволоки способствует повышению склонности металла наплавки к охрупчиванию. В связи с этим содержание фторцирконата калия в шихте порошковой проволоки более 5% нерационально.
Марганец в пределах 0,8 — 3% в сочетании с кремнием и медью в указанных пределах повышает твердость и прочность наплавленного металла при повышенных температурах.
Содержание в шихте порошковой проволоки марганца меньше 0,8% не оказывает влияния на характеристики жаропрочности и износостойкости металла наплавки.
При содержании марганца выше 0,8% и до 3% атомы марганца, находясь в кристаллической решетке твердого раствора, способствуют перераспределению валентиых электронов атомов других элементов. Это способствует увеличению межатомной связи, понижению коэффициента самодиффузии алюминия и тем самым повышению жаропрочности и износостойкости сплава. Однако увеличение содержания марганца выше 3% в шихте порошковой проволоки неблагоприятно сказывается на санитарногигиенических условиях процесса наплавки.
Введение 0,7 — 5% никеля мало изменяет механические свойства сплава при комнатной температуре, но заметно повышает его жаропрочность при повышенных температурах. Это объясняется тем, что никельсодержащая фаза способствует упрочнению границ зерен твердого раствора. При содержании никеля выше 5% в порошковой проволоке увеличивается твердость наплавки и склонность к охрупчиванию.
При содержании никеля ниже 0,7% изменение свойств жаропрочности и износостойкости при повышенных температурах не наблюдается.
Составы порошковых проволок представ= лены в табл. 1.
Свойства наплавленного металла при повышенных температурах приведены в табл. 2.
1004052
Таблица 1
Компоненты
1 2 3 (Нижний предел) (Верхний предел) (Оптимальный) 24
13,3
Кремний
l3,1
1,4
Медь
2 5
0 3
Никель
0,7
0,8
3,0
1,3
Марганец фторцирконат калия
5,0
0 9
011
Алюминиевая оболочка
Остальное
Таблица 2
Составы поКоэффициент линейного расширения
Твердость наплавленного металла НВ, кг/мм
Температура испытаний, ОС
Относительная износостойрошковых проволок кость
1 (нижний предел) 4,15
75,5
300
2 (верхний предел) 89,7
1,8
3>95
300
3 (оптимальный) 2,45
98,3
2,2
300
9,80 б4,8
Прототип
1,0
300
В качестве порошковых проволок изготавливались ленты сечением 7 Х 1,5 мм.
Порошковые ленты изготавливались на стандартном оборудовании. Наплавку осуществляют на следующем режиме: I, =200—
250 А, U = 15 — 17 В, V . —— 8 м/ч.
Из полученных данных видно, что наиболее износостойкими свойствами при по6 вышенных температурах обладает состав 3, принятый за оптимальный.
Применение данного порошкового электрода только для наплавки поршней дви5 гателей позволяет значительно увеличить срок их эксплуатации за счет повышения износостойкости.
Состав порошковых проволок
1004052
Фторцирконат калия
Марганец
Никель
Алюминиевая
5 оболочка
0,1 — 5
0,8 — 3
0,7 — 5
Остальное
Составитель Н. Козловская
Редактор И. Митровка Техред И. Верес Корректор М. Коста
Заказ 1667/14 Тираж 1104 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскаи наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формула изобретения
Состав порошковой проволоки, преимущественно для сварки алюминиевых сплавов, состоящий из алюминиевой оболочки и шихты, включающей медь, кремний и компонент, содержащий цирконий, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости металла шва при повышенных температурах, шихта дополнительно содержит марганец и никель, а в качестве компонента, содержащего цирконий, — фторцирконат калия, при следующем соотношении компонентов, вес. о/о.
Медь 0,3 — 2,5
Кремний 13,1 — 24
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 351920, кл. С 22 С 21/16, 1969.
2. Авторское свидетельство СССР № 228823, кл. В 2g К 35/28, 1967 (прототип) .