Керамический флюс для износостойкой наплавки

 

Изобретение относится к области наплавки ленточным электродом или проволокой. Цель изобретения - повышение качества наплавленного металла за счет повышения его горячей твердости. Керамический флюс дополнительно содержит комплексный титановольфрамовый карбид полученный методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, в котором в титановольфрамовом карбиде отношение содержания карбида вольфрама к карбиду титана составляет 0,2 - 0,6. Высокая стехиометрия карбида обеспечивает его высокую температуру плавления, в результате чего карбидная фаза не коагулирует при повышенных температурах Шлакообразующая часть флюса содержит, мас.%; магнезит 20 - 30; глинозем 20 - 30; плавиковый шпат 10 - 15; легирующая часть флюса содержит, мас.%: феррованадий 1 - 8; ферромолибден 2-10; хром 3-9, указанный карбид 3 - 10,1 з.а ф-лы, 1 таба

(19) SU (и) 1534903 А1 (51) 5 В 23КЗЯЗЯ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4353044/27 (22) 30.1287 (46) 30.12.93 Бюл. Нв 47-48 (71) Научно-производственное объединение по . технологии машиностроения "ЦНИИТМАШ" (72) Пархоменко A.Ä. Курпанов СА; Потапов Н.Н„.

Степин S.C„Eôèìîs B.M„. Старченко Г.Г„Гетман В.Г. (54) КЕРАМИЧЕСКИЙ ФЛЮС ДЛЯ ИЗНОСОСТОЙКОЙ ИАПЛАВКИ (57) Изобретение относится к области наплавки ленточным электродом или проволокой. Цель изобретения — повышение качества наплавленного металла за счет повышения его горячей твердости.

Керамический флюс дополнительно содержит комплексный титановольфрамовый карбид, полученный методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, в котором в титановольфрамовом карбиде отношение содержания карбида вольфрама к карбиду титана составляет ОЯ—

0,6. Высокая стехиометрия карбида обеспечивает его высокую температуру плавления, s результате чего карбидная фаза не коагупирует при повышенных температурах Шлакообразующая часть флюса содержит, мас%; магнезит 20 — ЭО; глинозем 20—

ЭО; плавиковый шпат 10 — 15; легирующая часть флюса содержит, масЖ: ф ррованадий 1 — 8; ферромолибден 2 — 10; хром 3 — 9, указанный карбид 3

-10,1 зп ф-лы,1 табл.

1534903

Изобретение относится к области свархи и касается сварочных материалов, а именно флюсов, применяемых.рри износо(.г йкой наплавке деталей куэн чно-прессового и металлургического оборудования, работающих В условиях высоких удельных давлений и циклических теплосмен.

Целью изобретения является повышение качества наплавленного металла за счет повышения его горячей тьердости, У YOЗВН Ный фЛ НОС 068ÑÏ8×ÈÂ88T ВЫСОКИЙ ко:.1плекс махани еских и эксплуатационных свойств наплаьляемого металла при ucoОльзОвании низкоуглеродистых проволок или ленты типа Св-08, Необходимый для этого уровень легирования направленного металла достигается за счет перехода из флюса в наплавляемый металл хрома, кремния, молибдена, ванадия и комплексного карбида. При этом преимущественна повышение горячей стойкости наплавленного ме1алла Об8спечивается эа счет РбразОВЗния В нем карбидной фазы, образуемой комплексным титановольфрамовым карбидом и не склонной к коагуляции при повышенных температурах. Вводимый во флюс комплексный и т итановол ьфрамовы Й карбид, Iloflученный методам распространяющегося высокотемпературного син геза (CBC), отли:.Ветс я Высокой стехиометрией химического

",.Ос..ава, а следовательно, и высокой темпера удой плавя.. я. Это позволяет ему с неЭН. 1 TВЛЬНЫМИ . TBРЯМИ ПЕРВХОДИТЬ В, а лавленный мет-лл распределяясь равloM8ðèo по всей матрице зерна. Карбидная фаза при этом имеет относительно крупные

Оазмеры и не коагулирует при высоких температур;:.х (700-900 С), обеспечивая высо<у с ;. рячую твердость.

Кэмплек,ный титановольфрамовый карбид oïfooèTñff к классу соединений внедрения. Особенность этих соединечий состof,T В том, что атомы металлов в них кристгллиэуются в плотноупакованные решетки. B промежутках KoTopblx pBcllofl3f а"

o T;,.:, атомы неметаллов (для карбидов—

GTf.ìû углерода}, Атомы углерода связаны с а1 омами металлов прочными химическими связями в определенном для данно о K3p" бидэ стехиометрическом соотношении. Например, для карбида титана стехиометрическое соотношение Т1:С=4:1, а для карбида вольфрама W:С=16:1, Степень стехиометричности карбидов

Определяется отношением углерода. связанного химическими связями к углероду

ГтеЯ":ометРи номУ. Ссвяз/Cctex=0 " 0.

Отклонения от стехиометрии играют

Важную роль В протекании многих процессов, например диффузии, окисления и безуглероживания, при термическом Воздействии, Кроме того, имеющиеся В карбиде вакансии обусловливают его повышенную способность растворять атомы примесного элемента, например кислорода. В сварочной дуге этих процессы протекают особенно активно, и наличие отклонения от стехиометрии в карбиде приводит к понижению

8ro стойкости (разложению) при термиче10 ском воздействии дуги.

Получать еысокостехиометричные карбиды позволяет метод СВС-технологии. Такие карбиды содержат свободного углерода и примесного кислорода <0,1 мас. ф при

Ссвяз/Сстех 0 98.

Кроме того, методом СВС-технологии легкодоступно получать не только простые карбиды, но и сложные — комплексные титановольфрамовые карбиды. Введение во

20 флюс 1-8 мас. $ fфtfе8 рpрpоofвfа8нHа8д и fяf, 2-10 мас, j ферромолибдена, 3-9 мас. (, хрома обеспечивает оптимальное легирование наплавленного металла ванадием, молибденом и хромом, позволяя получить достаточную прочность матрицы сплава, которая необходима для фиксирования в H8À избыточной дисперснай структуры комплексного титановольфрамовога карбида, упрочняющего зерна твердого раствора.

Изменение установленного экспериментальным путем содержания феррованадия, ферромолибдена и хрома в сторону уменьшения их концентрации приводит к снижению твердости наплавленного метал35 ла и уменьшению стойкости его к смятию при повышенных (свыше 700"С) температурах, В случае повышения содержания во флюсе феррованадия, ферромолибдена и хрома сверх установленных пределов возрастает уровень легирования наплавленного металла. В этом случае матрица сплава становится весьма хрупкой„ с.клонной к образованию холодных трещин.

При введении во флюсе до 3 мас. (, комплексного титановольфрамового карбида в матрице сплава образуется недостаточное количество избыточной карбидной фазы, что резко снижает теплостойкость направил ленного металла при повышенных температурах.

При больших чем 10 мас. f, концентрациях комплексного титановольфрамового карбида направленный металл теряет спо55 собность к механической обработке любым инструментам.

Наибольший эффект повышения горячей твердости наплавленного металла при сохранении достаточно высокого уровня пластичности матрицы сплава. упрочненно1534903 сутствие трещин методом цветной дефектоскопии и осмотром поперечных мэкрошлифов, изготавливаемых для опре25 деления твердости при нормальной температуре после высокого отпуска. Горячую твердость определяли при 700 С. Ис"ледуемые составы флюсов и результаты проведенных испытаний приведены в таблице. (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 585020, кл. В 23 К 35/362, 09.03,76, Авторское свидетельство СССР

М 1459127, кл. В 23 К 35/362, 15,06.87.

Нал

Горячая твердоКомплек- Соотно- ТверсныИ по- шение дость рошок WC:TIC после

Ферро- Ферромоли6- аанаднИ

Хром

Глина- Плави- Цирка- КварцеМатненовыИ коаыИ шпет металсть при

7OO"Ñ, концепт- сок лическиИ дЕн отпуска

520 С, рат

HRC

254

256

272

258

268

232

168

01

0,5

0,5

0.2

О.6

0.5

0.6

0,7

58

51

54

52

54

7

3

5 з

10 з

9

1О

4

0,5

1

ГО

17

1О

12

t2

1О

1О

18

26

22

20 зо

24

З2 зо

26

29

20 зо

19

5

10 з

6

1О

16

17

14 з

15

2 карбид, полученный методом самораспространя1ощегося высокотемпературного

1. КЕРАМИЧЕСКИЙ ФЛЮС ДЛЯ ИЗ синтеза при следующем соотношении комНОСОСТОЙКОЙ НАПЛАВКИ, содержащий понентов, мас. Д: магнезит, глинозем, плавиковый шпат, . Магнезит 20-30 феРРованадий, феРРомолибден, хРом ме- Глинозем 20-30 тэллический, отличающийся тем. что, с Пл.звиковый шпат

10 - 15 целью улучшения качества наплэвленного eeapp0BBHBAL1M

1-8 металла зэ счет повышениЯ его гоРЯчей Ферро олибде 2-10 твердости при 700 С, он дополнительно со- ><р „„металлический 3-9 держит комплексный титановольфрамовый Комплексный титэновсльфраго комплексным карбидом в указанных пределах его во флюсе, наблюдается при соблюдении соотношения компонентов в самом комплексном карбиде, W С: Tl С=0,2 — 0,6.

При соотношении 1ИС:TiC 0,2 или более

0,6 снижается уровень микротвердости избыточной карбидной фазы, в результате чгео снижается горячая твердость наплавленного слоя и не удается удовлетворить требования, предъявляемые к рабочим поверхностям прессового оборудования, Введение во флюс определенного количества шлакообразующих компонентов обеспечивает хорошее формирование шва и легкую отделимость шлаковой корки, Для испытания флюса были изготовлены несколько составов, содержание компонентов, в которых соответствует граничным и средним значениям заявляемых пределов.

Изготовление флюсов осуществляли на лабораторной установке. предусматривающей перемешивание сухой шахты с заданной пропорцией компонентов, грануляцию в смесителе с добавкой жидкого стекла, сушку и докатывание гранул в специальной печи, охлаждение и грануляцию флюса для получения заданных размеров гранул. Перед наплэвкой флюс дополнительно прокаливали при 400 С в течение 4 ч.

Применялась лента марки 08ПС сечение

40Х0,8. Режимы наплавки: сварочный ток

750--800 А, напряжение дуги 32 В, скорость наплэвки 15 м/ч.

Качество наплавленного металла оценивали по трехбалльной с Ястеме на основании визуального осмотра поверхности наплавленных валиков, Оценочнь1е бэллы соответствуют следующим квалификационным требованиям;

1. Гладкий блестящи14 валик не имеющий нчешуйчатости". Крал валика ровные с плавным переходом к основному металлу.

Подреэы полностью отсутствуют.

2, Гладкий валик с сильной чешуйчатостью, края наплавки неровные, нет плавного перехода к основному металлу. Имеются мелкие подреэы. Общая длина подрезав не более 207; от длины наплавки, 3. Бугристая поверхность наплавки, валик узкий с резким переходом к основному

20 металлу. Сплошные подрезы.

Наплавленный металл проверяли на отСоставитель Т.Арест

Техред М,Моргентал

Редактор Т.Зубкова

Корректор А.Козориз

Тираж Подписное

ИПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3468

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 мовый карбид 3- 10 при этом s комплексном титановольфрамовом карбиде отношение содержания карбида вольфрама к карбиду титана. составляет 0,2 - 0,6,,5

2, Флюс по и 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения формирующей способности и отделимости шлаковой корки, он дополнительно содержит цирконовый концентрат в количестве 3 - 14 мас, % и кварцевый песок в количестве 8 - 16 мас.ь,