Состав сплава для наплавки

 

Использование: износостойкая наплавка деталей машин, работающих при температуре до 850 С, а также их восстановление способом лазерно-порошковой наплавки. Сущность изобретения: сплав для наплавки на основе железа содержит компоненты в следующем соотношении мас.%: углерод 0,02-0.08; кремний 1,2-1,6; хром 4,5-5,0: молибден 3,5-4,0; никель 3,2-3,8; марганец 0,1- 0,6; бор 1,1-1,6; ванадий 1,0-1,4; железо - остальное. Сплав обеспечивает повышение износостойкости, трещиностойкости при рабочих температурах до 850°С с достаточно высоким качеством наплавленного слоя без предварительной и последующей термообработки и специальной защиты при.наплавке. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ рз g,, ъЦ Ft. б е

К ПАТЕНТУ (21) 4946048/08 (22) 06.05.91 (46) 15.05.93. Бюл. N 18 (71) Ленинградский кораблестроительный институт (72) А,Д.Озерский, А.А.Асваров, Н.В.Кап- ранцева, В,П.Дмитриев. В.П.Тихонов и

Ю.Н.Каленихин (56) Авторское свидетельство СССР

М 565797, кл. В 23 К 35/368, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N 965679, кл. В 23 К 35/30, 1987. (54) СОСТАВ СПЛАВА ДЛЯ НАПЛАВКИ (57) Использование: износостойкая наплавка деталей машин, работающих при темпеИзобретение относится к наплавочным материалам и может быть использовано для наплавки деталей машин и инструментов с целью повышения их иэносостойкости при рабочих температурах до 850 С, а также их восстановления, например, для наплавки шеек коленчатых валов. кулачков распределительных валов, уплотнительных поясков и седел арматуры, штампового инструмента и др

Целью изобретения является увеличение износостойкости. обеспечение повышенной трещиностойкости при наплавке и сохранение качества слоя беэ дополнительной защиты сварочной ванны.

Поставленная цель достигается тем, то порошковый самофлюсующийся сплав для наплавки на основе железа, включающий углерод, кремний, хром, молибден и никель, дополнительно содержит марганец, вана„„. Ж„„1816253 А3 (я)э В 23 К 35/30, С 22 С 38/54 ратуре до 850 С, а также их восстановление способом лазерно-порошковой на плавки.

Сущность изобретения: сплав для наплавки на основе железа содержит компоненты в следующем соотношении мас. : углерод

0,02-0.08; кремний 1,2-1,6; хром 4,5-5,0; молибден 3,5-4,0; никель 3,2-3,8; марганец 0 10,6: бор 1,1-1,6; ванадий 1,0-1,4; железо— остальное. Сплав обеспечивает повышение износостойкости, трещиностойкости при рабочих температурах до 850 С с достаточно высоким качеством наплавленного слоя беэ предварительной и последующей термообработки и специальной защиты при,наплавке. 3 табл. дий и бор при следующем соотношении компонентов. мас. :

Углерод 0,02-0,08

Кремний 1,2-1,6

Хром 4,5-5,0

Молибден 3,5-4.0

Никель 3,2-3,8

Марганец 0,1-0,6

Ванадий 1,0-1,4

Бор 1,1-1,6

Железо Остальное

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый состав сплава отличается от известного введением новых компонентов: марганца, ванадия и бора.

Введение бора обусловлено неооходимость образования в структуре наплавленного слоя боридов хрома типа Сг2В, которые обеспечивают высокую износостойкость

1816253

4 при комнатной температуре и повышенных температурах (до 850 С). ЭкспериментальНо установлено, что оптимальное содержание бора и хрома составляет 1,1-1,6 В и

4,5-5,0 Cr.

Дальнейшее увеличение концентрации этих элементов ведет к повышении склонности к трещинообразования сплава при наплавке и к повышению его хрупкости. Кроме того. избыточное количество боридов ведет. к ухудшению шлифуемости при обработке наплавленной поверхности. При концентрации этих элементов ниже выбранного не обеспечивается требуемый эффект упрочнения и повышения износостойкости. Введение молибдена понижает чувствительность наплавочного сплава к образованию трещин, так как молибден упрочняет твердый раствор с образованием избыточных фаз типа FezMo, что повь"мает износостойкость наплавленного слоя. Таким образом 3,54,0 содержания молибдена в заявляемом сплаве является оптимальным.

Введение в сплав ванадия необходимо для связывания углерода в карбиды типа

VC, обеспечивающие повышение износостойкости наплавленного слоя, a Tàêæå для упрочнения а- твердого раствора при повышенных температурах, Кроме того, увеличение концентрации ванадия способствует повышению температур а — y превращений и соответственно повышению теплостойкости наплавленного слоя. При содержании ванадия менее 1 ньдостигается ощутимого упрочнения и увеличения износостойкости. Увеличение содержания его более 1,4 приводит к охрупчиванию и возникновению трещин при наплавке.

Введение в сплав марганца способствует снижению склонности,к образованию горячих трещин при наплавке и повышению прочности и износостойкость наплавленного слоя. Уменьшение содержания марганца менее 0,1 ведет к снижению. твердости и износостойкости наплавленного слоя, увеличение его содержания более 0,6 ведет к охрупчиванию наплавленного слоя и склонности его к образованию трещин.

Повышение содержания кремния совместно с бором и марганцем выполняет задачу флюсующих добавок, то есть окисляясь и всплывая на поверхности они предотвращают выгорание летучих элементов и проникновение окислительных процессов вглубь сварочной ванны. Кроме того, увеличение кремния как легирующего элемента увеличивает твердость и износостойкость наплавляющего сплава, Однако, повышение содержания кремния более чем 1,6 ведет к резкому охрупчиванию наплавленного слоя, то есть повышается склонность к трещинообразованию.

Понижение содержания никеля ведет к понижению содеражания аустенита. Наличие в структуре наряду с мартенситом остаточного аустенита способствует повышению трещиностойкости, Однако, ос10 таточный аустенит понижает твердость наплавленого сплава. Оптимальное количество аустенита составляет 4,5ф5,5, При рассматриваемом соотношении остальных элементов такое количество остаточного аустенита достигается при концентрации никеля 3,2-3,8 . При меньшем содержании повышается чувствительность к трещинообразованию, в результате недостаточного количества остаточного аустенита, а при

20 большей концентрации понижается твердость и износостойкость наплавленного слоя, так. как объем остаточного аустенита превышает 5,5 .

Для экспериментальной проверки состава предлагаемого сплава были выплавлены 4 плавки (табл. 1), Порошки были получены способом распыления жидкого металла в струе азота.

30 Для наплавки использованы круглые образцы Ф 50 х 12 из углеродной стали 45.

Наплавку производили с помощью. COz- пазера ЛТ1-3 способом подачи порошка в струе аргона в зону действия лазерного луча

35 растянутого в линию за счет асигматизма оптической системы сканирующей до прямой поперечной движению детали. Режим наплавки представлен в табл. 2.

В табл. 3 представлены полученные

40 свойства наплавочных сплавов. Испытания на износостойкость наплавленных покрытий проводили на машине трения СМЦ-2 по схеме "ролик-частичный вкладыш" в условиях трения скольжения с жидкой массой, От45 ветным материалом (вкладышем) в паре трения для покрытия служила бронза

БрАМц9-2, наиболее часто применяемая в узлах трения различных механизмов. Испытания на трещиностойкость проводились по

ГОСТ 10243. Приведенные в таблице 3 данные подтверждаются актом испытаний заявляемого сплава.

Из табл. 3 следует, что сплав для наплавки предлагаемого сплава (и 1-4) обладает

55 высокой твердостью, трещиностойкостью и малой интенсивностью изнашивания и следовательно высокой износостойкостью при температуре до 850 С.

Разработайным наплавочным материалом, способом лазерно-порошковой на1816253

Таблица 1

Химический состав опытных плавок

Таблица 2

Параметры режима лазерно-порошковой наплавки

Таблица 3

Износостойкость и твердость наплавленных сплавов плавки, были наплавлены шейки коленчатых валов и кулачки распределительных валов судовых дизелей, штока клапанов паровой арматуры, штамповый инструмент, которые прошли стендовые и натурные испытания и показали износостойкость в 2-3 раза превышающую стойкость новых деталей и инструмента.

Таким образом. в предлагаемом порошковом самофлюсующемся сплаве для наплавки иэносостойкости, трещиностойкости при рабочих температурах до 850 С с достаточно высоким качеством наплавленного слоя без предварительной и последующей термообработки и специальной защите при наплавке, по сравнению с прототипом достигается за счет изменения в определенных количествах легирующих элементов.

Формула изобретения

Состав сплава для наплавки на основе железа, включающий углерод, кремний, молибден, никель, марганец, бор, о т л и ч а ю5 шийся тем, что, с целью повышения износостойкости и трещиностойкости наплавленного металла при температуре до

850 С при наплавке без дополнительной защиты, компоненты сплава содержатся в сле10 дующем соотношении, мас,ь:

Углерод 0,02-0.08;

Кремний 1,2-1.6;

Хром 4,5-5,0;

Молибден 3,5-4,0

Никель 3,2-3,8

Марганец 0,1-0,6

Ванадий 1,0-1,4

Бор 1,1-1,6

Железо Остал ьное.