Состав наплавочного материала

Состав наплавочного материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование. Износостойкая электрошлаковая наплавка поверхностей деталей , работающих в условиях ударного и ударно-скользящего воздействия. Наплавочный материал содержит, мас.%: диборид хрома 28-30; карбид циркония 12-18; алюмонитрид титана 22-26; смачивающее вещество 5-12; обезвоженная бура и хлористый калий (1:1) 5-6; флюсы АН-20 и АН-348 А (1:1) остальное. Смачивающее вещество содержит никель и хром в соотношении 2:1. Материал обеспечивает повышенную износостойкость и качество наплавки. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 35/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4857521/08 (22) 06.08.90 (46) 07.09.92. Бюл. 3Ф 33 (71) Пензенский инженерно-строительный институт (72) А. А. Данькин, В. И. Светлополянский, В. Н, Каледа, И, Ф. Белявский, В. В, Арбузов и Э. Р, Дамки (56) Авторское свидетельство СССР

М 325136, кл. B 23 К 35/32, 1972.

Авторское свидетельство СССР

N145727,,кл. В 23 К 35/36, 1962, Шеенко И. Н. и др. Современные наплавочные материалы. Киев: Наукова думка, 1970, с. 111 (Наплавочный материал типа

КБХ).

Изобретение относится к наплавочным материалам, предназначенным для получения электрошлаковой наплавкой высоколегированных сплавов на рабочих поверхностях стальных деталей, работающих в условиях ударного и ударно-скользящего воздействия газоабразивной струи.

В настоящее время применяемые промышленные наплавочные материалы ферросплавного происхождения не могут обеспечить достаточное количество основных легирующих элементов в наплавленном сплаве, его твердости и износостойкости применительна к упрочнению деталей, работающих в условиях ударного и ударноскользящего воздействия газообразной Ы, 1759586 А1 (54) СОСТАВ НАПЛАВОЧНОГО МАТЕРИАЛА (57) Использование. Износостойкая электрошлаковая наплавка поверхностей деталей, работающих в условиях ударного и ударно-скользящего воздействия. На плавочный материал содержит, мас.7; диборид хрома 28 — 30; карбид циркония 12 — 18; алюмонитрид титана 22 — 26; смачивающее вещество 5 — 12; обезвоженная бура и хлористый калий (1:1) 5 — 6; флюсы АН-20 и

АН-348 А (1:1) остальное. Смачивающее вещество содержит никель и хром в соотношении 2:1. Материал обеспечивает повышенную износостойкость и качество наплавки. 1 табл. струи при нормальных и повышенных температурах 200...600 С.

Известные наплавочные материалы (порошкообразные) ферросплавного происхождения, содержащие тугоплавкие соединения (авт. сеид, СССР М 325136, кл, В 23 К 35/32, 1972 г.; авт, свид. СССР М

145727, кл. В 23 К 35/36, 1962 г.) и наплавочный материал типа КБХ (кн. И. Н. Шеенко, В. Д. Орашкин, Ю. Д. Репкин "Современные наплавочные материалы" — Киев: Наукова думка, 1972, с, 111) не обеспечивают износостойкость или прочное сцепление наплавленного сплава с основным металлом.

Из описанных в литературе наплавочн ых материалов, применяемых для уп рочнения деталей машин, по составу

1759586 ингредиентов наиболее близок к заявляемому наплавочному материалу является материал типа КБХ, который содержит ингредиенты в следующем количестве (мас.%): феррохром — 60...75; карбид хрома

- 5...6; борид хрома — 5...6; графит — 6...7; железный порошок — флюс — жидкое стекло — остал ьное.

Наплавочный материал типа КБХ позволяет получить наплавленный сплав со следующими механическими свойствами: твердость НГ А 79,0...82,0, Интенсивность изнашивания за 30 с испытаний при нормальных условиях; — при угле атаки 30 — 0,18 „, 0,20 GM /KI; — при угле атаки 90 — 0,29 . 0.32 см /кг.

При температурах 200 ... 600 С; — при угле атаки 30 — 0,38 ... 0,46 см /кг; — при угле атаки 90 — 0,42 ... 0,52 см /кг, Наплавочный материал, обеспечивающий при наплавке получение описанного сплава, по составу ингредиентов, назначению и достигаемому результату наиболее близок к заявляемому наплавочному материалу для электрошлаковой наплавки и поэтому принят за прототип.

Целью предполагаемого изобретения является создание порошкообразного материала, при наплавке которого на сталь обеспечивается твердость, повышенная износостойкость при нормальных и повышенных температурах, качество наплавки и прочное сцепление наплавленного сплава с основным металлом.

Прочность сцепления наплавленного сплава с основным металлом определяется краевым углом смачивания и увеличивается в случае применения веществ, краевой угол смачивания которых приближается к 0 или равен 0 (кн. Ю, В, Найдич "Контактные явления в металлических расплавах"" — Киев: Наукова думка, 1972).

Поставленная цель достигается тем, что в состав наплавочного материала, содержащего смачивающие вещества, карбид циркония, диборид хрома, поверхностно-активные вещества (обезвоженная бура и хлористый калий в оавных долях), флюсы (АН-20 и АН-348 А в равных долях), вгеден алюмонитрид титана, а в качестве, мачивающих веществ взяты никель и хром (2:1) при следующем соотношении комг,онентов (мас. %); карбид циркония — 12 ... Х8; диборид хрома — 28 „, 30; алюмонитрид титана — 22 ... 26; смачивающее вещф тво — 5 ... 12; поверхностно-активные в щества (обезвоженная бура и хлористый

l ,4алий в равных долях) — 5 ... 6; флюсы (АН-20 и AH-348 А в ра вн ых долях) — остал ьное.

Введение в состав наплавочного материала алюмонитрида титана способствует повышению твердости в сочетании с пластичностью и износостойкостью.

Карбид циркония способствует увеличению износостойкости и пластичности вследствие образования более контактных карбидов, имеющих мелкозернистую структуру и малый удельный объем.

Диборид хрома способствует получению в наплавленном сплаве высоких показателей твердости и износостойкости.

Комплексное введение смачивающих веществ — никеля и хрома (2:1) изменяет адгезию наплавленных карбида циркония, диборида xðîма и алюмонитрида титэIIà с основным металлом и обеспечивает его микролегирование. Смачивающие вещества никель и хром обеспечивают краевые углы смачивания составляющих системы ZrC—

Сг — М гАпй, равные 10 ... 25 . Смлчивающие вещества с сочетании с поверхностноактивными веществами (ПАВ) обезвоженной бурой (МагВ40т) и хлористым калием (KCI) изменяют поверхностное и межфазное натяжение, что способствует в целом надежному сцеплению наплавленных карбида циркония (ZrC), диборида хрома (СгВ2) и алюмонитрида титана (TigAIN) с основным металлом.

Смесь флюсов АН-20 и АН-348 А (1. 1) при наплавке создает условия образования электронов и повышения электропроводности наплавляемых соединений в первый момент процесса наплавки, Таким образом, новый компонент, алюмонитрид титана, наличие известных компонентов в общей совокупности известных и нового признаков обеспечивают достижение цели и подтверждают соответствие заявляемого решения критерию "Новизна", Из известных и доступных ему источников информации заявитель не выявил наплавочных материалов с содержанием алюмонитрида титана, обладающих свойствами получения наплавкой твердого, износостойкого при нормальных и повышенных температурах 200 ... 600 С сплава, на основании чего заявляемый наплавочный материал можно считать обладающими существенными отличиями, Пример. Были приготовлены три наплавочные смеси, по составу которые содержали ингредиенты в количестве (мас.,): карбид циркония — 12 (15; 18); алюмонитрид титана — 22 (24; 26); диборид хрома — 28 (29;

30); смачивающие вещества (никель и хрома вместе взятые в соотношении 2:1) — 5.(8,5;

12); поверхностно-активные вещества (обезвоженная бура и хлористый калий в

1759586 равных соотношениях) — 5 (5,5; 6); флюсы (смесь АН-20 и АН-348 А в соотношении 1:1) — составляли дополнительную часть до

100 в каждом составе, Способ приготовления однородной массы наплавочного материала включает следующие операции: составляющие компоненты смешивают в сухом виде, а затем с водным раствором жидкого стекла (удельный вес 1,19 ... 1,20), которое составляет 25

„. 27 от веса сухих компонентов, просушиваются на воздухе 12 ... 18 часов при температуре 20 ... 22 С, а затем прокаливаются при температуре 300 ... 350 С в течение 1,5 ... 2,0 ч с последующим дроблением до размера зерен 250 ... 500 мм.

В процессе наплавки приготовленного наплавочного материала на сталь 3 получают надежное их сплавление и наплавленный сплав без пор, раковин и трещин как в самой наплавке, так и в зоне сплавления, Наплавка этого материала дала возможность получить следующие характеристики наплавленного сплава (таблица), которые подтверждаются актом лабораторных испытаний.

Как видно из таблицы 1 при нормальных условиях интенсивность изнашивания сплава, полученного наплавкой предлагаемого наплавочного материала, более чем в 4 ... 5 раз (в зависимости от угла атаки) ниже интенсивности изнашивания сплава, полученного наплавкой КБХ. При температуре испытаний 200:.. 600 С интенсивность изнашивания сплава в 2 раза ниже интенсивности изнашивания сплава, полученного наплавкой КБХ вЂ” прототипа, Твердость наплавленного сплава 83,5 ...

86,0 HRA. Оптимальное содержание компонентов соответствует наплавочному материалу 2, при наплавке которого получается сплав с наименьшей интенсивностью изнашивания при различных условиях испытаний.

Содержание компонентов менее нижних пределов в наплавочном материале обеспечивает получение структуры сплава с увеличенным объемом легированной металлической связки в виде прослоек значительной толщины и отдельных включений, что придает этим сплавам пониженную твердость и увеличенный износ за счет избирательного разрушения металлосвязки, Содержание компонентов в наплавочном материале выше верхних пределов, указанных в заявляемом решении, обеспечивает получение структуры сплава, 5 — 6

55 2, Состав по и, 1, отличающийся тем, что в качестве смачивающего вещества введены никель и хром в соотношении 2:1. в которой наблюдаются разрывы сетки легированной металлосвязки вокруг твердых частиц карбида, борида и алюмонитрида титана, что ведет к выкрашиванию послед5 них во время изнашивания и снижению износостойкости наплавленного слоя.

Оптимальный состав наплавочного материала находится в пределах предлагаемого при однослойной наплавке.

10 Результаты интенсивности изнашивания, приведенные в таблице 1, получены при испытаниях на воздухоструйной установке производительностью 120 кг/ч при следующих режимах:

15 — давление воздуха перед соплом типа

Лаваля — 0,5 ЫПа; — углы встречи (атаки) газоабразивного потока с поверхностью образца — 30 и 90 ; — измельчаемый продукт — кварцевый

20 песок, размеры зерен которого равны 100 ...

500 мкм и твердость 7 по шкале Мооса.

Испытания проводились и с подогревом образцов до температур 200 ... 600 С, результаты которых приведены в знаменате25 ле, Преимущество заявляемого наплавочного материала в сравнении с известными наплавочными материалами заключается в том, что наплавка его обеспечивает получе30 ние сплава с относительно низкой интенсивностью изнашивания в различных условиях испытаний.

Формула изобретения

1. Состав наплавочного материала для

35 износостойкой злектрошлаковой наплавки, содержащий диборид хрома, карбид циркония, смачивающие вещества, обезвоженную буру и хлористый калий, флюсы АН-20. и АН-348А, отличающийся тем, что, 40 с целью повышения износостойкости наплавленного сплава в условиях ударного и ударно-скользящего воздействия газообразной струи, он содержит дополнительно алюмонитрид титана при следующем соот45 ношении компонентов, мас, :

Диборид хрома. 28-30

Карбид циркония 12-18

Алюмонитрид титана 22 — 26

Смачивающие вещества 5 — 12

50 Обезвоженная бура и хлористый калий (1;1)

Флюсы АН-20 и

АН-348А (1:1) Остальное

1759586

Интенсивность изнашивания (см /кг) за 30 с испытаний при з глах атаки, г ад

Наименование наплавочного материала, марка, состав (мэс. %) Твердость HRA

90

1. ZrC= 12; CrB2=28; TizAIN=22;

Ni+Cr (2:1)=5; КС! +NazB407 (1:1)=5; флюсы АН-20 и АН-348 А (1:1)- остальное

2.ZrC= 15; СгВг=29; TizAIN=24;

Ni+Cr (2:1)=8,5; KCI +МагВ407 (1:1)=. 5,5; флюсы АН-20 и АН-348 А (1:1)- остальное

З.ZrC= 18; СгВг=30; TigAIN=26;

Ni+Cr (2;1)=12; КС1 +Маг В407 (1:1)=6; флюсы АН-20 и АН-348 А (1:1)- остальное

КБХ п ототип

83,50

0,041

0,060

0,150...0,171

0,193...0,210

0,040

84,50

0,058

0,135...0,141

0,185...0,220

0,043

0,062

86,0

0,173...0,210

0,18...0,20

0,232...0,250

0,29„,0,32

0,42 „.0,52

79...82

0,38...0,46

Составитель

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор

Заказ 3141 Тираж Подписное

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

Примечание: В числителе указана интенсивность изнашивания при нормальных температурах, в знаменателе — при температурах 200...600 С (средняя величина).