Наплавочный порошок на железной основе
Владельцы патента RU 2696119:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) (RU)
Изобретение может быть использовано для защитной наплавки деталей сельскохозяйственных машин, в частности, почвообрабатывающих, от абразивного износа. Наплавочный порошок содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 4,3-4,6, хром 3,1-3,5, кремний 2,2-2,6, марганец 3,4-3,7, никель 1,2-1,4, бор 3,1-3,2, железо – остальное. Наплавка данным порошком обеспечивает повышение износостойкости рабочих органов сельскохозяйственных машин, контактирующих с абразивной почвенной средой. 1 ил.
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, и может быть использовано для защиты деталей сельскохозяйственных машин, в частности, почвообрабатывающих, от абразивного износа.
Известны порошки для защиты деталей от абразивного износа на железной основе, в частности, порошки типа ПГ-С27 (ГОСТ 21448-75) Торезского завода наплавочных твердых сплавов, или ПН-55-Т-30 НПО «Тулачермет». Такие порошки шорошо зарекомендовали себя при работе в абразивной среде с небольшим (менее 20% по объему) содержанием твердых частиц высокой абразивной способности.
Недостатком известных порошков является быстрое истирание упрочненного слоя при работе деталей в абразивной среде с большим (более 50-60%) содержанием твердых частиц. В почвенной среде это в основном кварцевые инградиенты.
Известен наплавочный порошок на железной основе, принятый за прототип, ПГ-УС25, содержащий железную основу, углерод, хром, кремний, марганец, никель. Детали, упрочненные известным порошком, имеют хорошие показатели по износостойкости при работе в абразивной среде с содержанием твердых частиц более 70-80% в единице объема. Достоинством известного порошка является его относительно невысокая стоимость, что очень актуально при производстве деталей сельскохозяйственного назначения.
Недостатком известного порошка является быстрое истирание упрочненного слоя при работе в абразивной среде (в сельском хозяйстве это почва), обладающей большой твердостью и связностью. Это могут быть периоды засухи, состояние почвы после уборки некоторых культур, где почва становится твердой и жесткой, а также твердость зависит от структуры и механического состава почвенной среды.
Технической задачей изобретения является повышение износостойкости наплавочного порошка на железной основе за счет применения дополнительного компонента в составе порошка для обеспечения заданной износостойкости почворежущих рабочих органов.
Поставленная техническая задача достигается тем, что наплавочный порошок на железной основе содержит углерод хром, кремний, марганец и, согласно изобретению, дополнительно введен бор, при следующем соотношении компонентов, масс.%:
| Углерод | 4,3-4,6 |
| Хром | 3,1-3,5 |
| Кремний | 2,2-2,6 |
| Марганец | 3,4-3,7 |
| Никель | 1,2-1,4 |
| Бор | 3,1-3,2 |
Изобретение поясняется чертежом (Фиг.1), на котором представлена зависимость износостойкости твердого сплава Jтс от содержания бора Вв его составе в пределах от 2 до 5%.
При упрочнении наплавочным порошком с железной основой, содержащим углерод, хром, кремний, марганец, добавляют бор в количестве 3,1-3,2% по массе к единице объема всех компонентов наплавочного порошка.
Введение в состав сплава на железной основе бора, в процессе наплавки происходит выравнивание микроструктуры наплавленного слоя и улучшается равномерность распределения зернового состава. Это способствует повышению твердости и износостойкости наплавляемого порошка. Также увеличивается сопротивляемость преждевременному разрушению (выкрашиванию).
Добавки бора вызывают значительное измельчение зерен, улучшение прокаливаемости, повышение износостойкости в результате упрочнения границ зерен боридами. Возрастает твердость и горячая пластичность раплавляемого материала, что приводит к снижению трещинообразований.
Введение бора в количестве 3…4% в твердый сплав резко снижает поверхностное натяжение твердого сплава при его охлаждении после наплавки. Это приводит к адсорбции бора на границах растущих зерен и замедлению линейной скорости роста кристаллов и, соответственно, к измельчению структуры. Зона столбчатой кристаллизации сокращается, структура становится однородной и мелкозернистой, улучшаются пластические свойства. Дальнейшее повышение концентрации бора вызывает увеличение хрупкости наплавленного слоя.
Если количество бора уменьшать, то произойдет неравномерное распределение боридов, которые сосредотачиваются на границах зерен. Так как атомы бора меньше атомов железа, то бор, занимая свободные вакансии по границам зерен, уменьшает искаженность кристаллической решетки и, чем выше концентрация бора, тем более равномерно распределены кристаллы. Поэтому в общем случае бор улучшает качество наплавки.
В соответствии с поставленной технической задачей изобретения в наплавочный порошок на железной основе, содержащий углерод, хром, кремний, марганец, добавлен бор в количестве 3,1-3,2% по массе к единице объема всех компонентов наплавляемого порошка.
Такое количество бора позволяет повысить износостойкость рабочих органов почвообрабатывающих машин на почвах повышенной изнашивающей способности.
Заданный диапазон изменения количества бора является оптимальным. Если количество бора будет меньше 3,1%, снизится износостойкость рабочего органа, и может произойти его затупление. Если количество бора будет больше 3,2 %, износостойкость твердого сплава увеличится по сравнению с основой рабочего органа и, вследствие его выступа перед основой, будет происходить выкрашивание наплавленного порошка.
В результате реализации изобретения повышается износостойкость рабочих органов сельскохозяйственных машин, контактирующих с абразивной почвенной средой.
Наплавочный порошок на железной основе, содержащий углерод, хром, кремний, марганец, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Углерод | 4,3-4,6 |
| Хром | 3,1-3,5 |
| Кремний | 2,2-2,6 |
| Марганец | 3,4-3,7 |
| Никель | 1,2-1,4 |
| Бор | 3,1-3,2 |
| Железо | остальное |
