Способ получения легированного металла

(46) 23.05.86. Бюл. (71) Ленинградский о политехнический инст дена Ленина тут им. М.И алинина. 1,Р естве а ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ка металлов. М.: ро 1970, с. 227-235.Авторское свидетельство ССС77895, кл. В 23 К 23/00, 06 47.Авторское свидетельство ССС73197, кл. В 23 К 23/00, 14.06,39.Баптиэманский В.И. и др. Раскис- ление и легирование стали экзотермическими ферросплавами. Киев, Техника, 1970, с. 45, 96-106,61,(54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГИРОВАННОГО МЕТАЛЛА преимущественно при термитной сварке и наплавке, при котором получают термитную смесь, содержащую окисел основного компонента, восстановитель, химические соединения легирующих элементов и вещества, замедляющие или ускоряющие реакцию горения и обеспечивают горение смеси в жидкофазном режиме,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения качества и снижения потерь легирующих элементов вслучае разных скоростей реакций иххимических соединений с восстановителем, смесь получают в виде нескольких смесей, в одну из которых -основную - вводят окисел основногометалла и восстановитель, а в другие, легирующие, число которых выбирают по Числу легирующих элемен -тов, вводят восстановитель и легирующие химические соединения, при этомизменением степени окисления дисперсности ингредиентов смесей, их плот- Жности, количества веществ, замедляющих или ускоряющих реакцию восстановления обеспечивают равенство мас- Ссовых скоростей горения всех смесей,спосле чего отдельные смеси в видепорошков, капсул нли таблеток смешивают между собой.2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, в кач вешества, ускоряющего реакцию горения,используют перхлорат калия.3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в кастве вещества, ускоряющего реакцию горения, используют медь.4. Способ по п.1, о т л н ч а ющ и й с я тем, что горение смесиосуществляют в среде защитного газ ,)под давлением юейв(Н 10)Графит серебристый 65-72 23-25 0,20-0,40 0,20-0,40 0,2-0,40 0,20 0,30 Составы опробованных вариантовэтой смеси приведены в табл. 5.Металл швов, выполненных второйсмесью, имеет химический состав, который приведен в табл. 6.Использование в предлагаемомспособе окиси марганца вместо ферромарганца позволяет уменьшить потери,этого элемента в 1,6 раза, резкоснизить содержание кремния, серыи фосфора, которые сильно охрупчивают сталь Р 13 Л, повысить калорийность комплексной термитной смесив 1,4 раза и тем самым отказатьсяот предварительного подогрева стыков.Испытания опытных крестовин, сваренных с использованием смеси 5, показывает, что среднеквадратичноезначение их износостойкости составляет 96,5 Х от износостойкости цельнолитых крестовинП р и м е р 2. Получение легированного наплавленного металла присварке хромоникелевой рельсовой стали (варианты 1-12),Рельсы из этой стали используютсяна закруглекиях и других криволинейных участках пути, где наблюдаютсяповышенные динамические нагрузки иуглеродистая рельсовая сталь быстроизнашивается и выкрашивается.Эта хромоникелевая сталь имеет,следующий марочный состав, мас.й:С 0 5-0,6; Мп 0,6-0,9; 1 0,18-0,30;Сг 0,6-1,0 (р : 0,07); Нд 0,6-1,0(0,06); Ре остальное.Использование известных термитныхсмесей для сварки этой стали не обеспечивает достаточной прочности иизносостойкости сварных соединенийрельсов из-за того, что эти смесидают навлавленный металл, легированный только марганцем. В целях повышения прочности и иэносостойкости сварных стыков рельсов из этой стали согласно предлагаемому способу осуществляется экзотермическое легирование наплавленного металла марганцем, никелем и хромом в процессе их совместного восстановления горением в жидкофазном режиме,Для этого в основную термическуюсмесь ЗРе 04 + 8 А 1 вводятся легиру-ющие термитные смеси оксидов марганца, никеля и хрома в виде порошков(капсул и таблеток). Их расчетное относительное количество в комплексной смеси, необходимое для получения 10 легированного наплавленного металла,состав которого соответствует марочному составу свариваемой стали, следующее, мас.7.: При расчете состава этой комплексной смеси учитывается содержание углерода, кремния и марганца в железной окалине, которая имеет следующий химический состав, мас,7. и обес печивает требуемое содержание кремния в наплавленном металле: С 0,2010,28; Мп 0,40; Р 0,02010,008;Ре Остальное,Комплексная смесь состава, мас.й:Железнаяокалина(вариант 2) и (1-3)10мкм вариант 3) . В четвертый вариант смесивведены оксиды дисперсностью (1-3)10 мкм и алюминий дисперсностью(3-5)10 мкм (активностью 96,57) .5Эти варианты комплексной смесидают коэффициенты перехода легирую1232440 щих в наплавленный металл, которыприведены н табл. 7,Для уменьшения потерь легирующихэлементов и исключения технологических дефектов согласно предлагаемому способу далее осуществляется сближение массовых скоростей горения основной (ЗГе 04 + 8 А 1) и легирующихсмесей Мп,Оэ + 2 А 1, ЗИППО + 2 А 1 иСг Оэ + 2 А 1 за счет изменения дис - 0персности оксидов и восстановителяДля повышения массовой скорости горения легирующей смеси Сг Оэ + 2 А 1используют оксид хрома максимальнойдисперсности (5-50 мкм), что обеспечивает повышение этой скорости сО,11 до 0,55 г/см с. Для легирующейгсмеси Мп 0 + 2 А 1 такая скорость(0,51 г/см с ) обеспечивается придисперсности 260-500 мкм, а легирующая смесь ЗИт.О + 2 А 1 горит со скоростью 0,60 г/смг с при дисперсности 500-1000 мкм. Снижение массовойскорости горения основной смесиосуществляется снижением дисперсности окалины до (1,5-3);10 мкм и добавлением флегматизатора (СаР),имеющего фракцию 5-50 мкм. Нарядус этим он служит в качестве плавняи обеспечивает связывание и удаление водорода из наплавленного металла,Составы комплексной смеси, составленной с использованием ингредиентов указанной выше дисперсности,приведены. в табл, 8,Смеси 5-7 дают наплавленный металл, отвечающий марочному химсоставу, но содержащий меньшее количествосеры и фосфора. 40Результаты даны в табл. 9. Для дальнейшего повьппения коэффициента перехода хрома в состав комплексной смеси вводятся легирую щие смеси Сг 03 +2 А 1, содержащие избыток алюминия, равный 103 по отношению к его стехиометрическому количеству (вариант 8), и катализатор (порошок меди МПфракцией 5050 100 мкм) в количестве 0,2 мас.Х (вариант 9), а в вариантах 10-12 вместо Сгг 05(с.о. П 1) используется хромовый ангидрид (Сг 03(с.о.У 1) в смеси с алюминием АСД- дисперсностью 5- 50 мкм (активность 99,5 Х).55Состав комплексной смеси для вариантов 8-12 дан в табл. 10,20Смесь варианта 9 дает повьшение коэффициента перехода хрома до 0,80, а смеси вариантов 8,10 - 12 до 0,75 (при дисперсности 5-50 мкм).Процесс горения всех опробованных комплексных смесей устойчиво протекает на воздухе, отделение металла от шлака наступает через 10-15 с после воспламенения (при массах смеси более 5 кг). Наплавленный металл отвечает мардчному химическому составу и не имеет технологических дефектов (кроме металла, наплавленного смесями вариантов 3 и 4, содержащими окись хрома фракцией (1-3)10 мкм).Прочностные показатели 5-кратных образцов диаметром 5 мм, взятых из ,металла, наплавленного комплексными смесями 1,2,5-12, равны или несколько превосходят таковые для основного металла, а относительное удлинение и сужение выше на 15-20 Х. Наименьшие потери обеспечиваются при максимальной дисперсности и испольфэовании катализатора горения, а также при замене окиси хрома хромовым ангидридом.П р и м е р 3. Получение легированного металла при наплавке поверхностных слоев (варианты 1-6).Наплавка поверхностных слоев на детали из обычных конструкционных материалов в целях повышения их стойкости против различных видов износа, коррозии в атмосфере или агрессивных средах, а также в целях экономии дефицитных материалов широко применяется во многих отраслях промышленности.Предлагаемый способ позволяет получить износо-и коррозионностойкие наплавки, представляющие сложнолегированные стали, цветные металлы и их сплавы, а также тугоплавкие металлы и сплавы. В частности, для получения защитно-декоративного слоя на углеродистую сталь обыкновенного качества (ВСТЗСп) произведена наплавка высоколегированных сталей марок 12 Х 13 НЗ и 14 Х 17 Н 2 в результате совместного восстановления оксидов хрома и никеля и хлорида лантана, идущего в процессе наплавки. При этом восстановление окисей хрома и никеля осуществляется алюминием, а хлорид лантана восстанавливается кальцием.Для уменьшения потерь лантана при подготовке смеси из-за налипания его хлорида на стенки смесителя и повышения коэффициента его перехода в наплавленный металл смесь 2 ЬаС 1+ + ЗСа капсулируется без уплотнения.Относительное количество ингредиентов комплексной смеси приведено в табл, 1.Требуемое содержание углерода, кремния и марганца обеспечивается за счет железной окалины, которая содержит следующие элементы, мас.т.: С 0,20; 81 0,30; Мп 0,42 Р 0,010 Я 0,008.Состав опробованных вариантов сме сей дан в табл. 2.Фторид кальция введен в термитную смесь для снижения температуры реакции, более полного разделения шлаковой и металлической фаэ и повышения эффективности рафинирования синтеэируемой стали.Наплавка проводится в нормальных условиях без использования защитных атмосфер. Качество иаплавки высокое, горячих трещин и других технологических дефектов не обнаружено.Химический состав наплавленного металла по вариантам смесей указан в табл. 13.Указанный в табл. 13 химсостав отвечает марочному составу сталей 12 Х 14 НЗ и 14 Х 17 Н 2, но значительночище по сере и фосфору.П р и м е р 4. Получение легированного наплавленного металла при сварке ферронихрома (варианты 1-3).Этот сплав используется как жарои износостойкий материал для различных деталей энергосиловых и других установок. Обычно он содержит 50-553 Сг, 35-40 Х Нд, 1 ОРе и 0,1-0,3 Ж А 1. Для легирования хромом и никелем в диапазоне более 507 и ЗОХ соответственно, а также для снижения потерь хрома и никеля осуществляется снижение массовой скорости горения и тепловыделений основной (ЗРе 04 + + 8 А 1) и повышение скорости горения и тепловыделений легирующей смеси (Сг 0 + 2 А 1), За контрольное значение массовой скорости принимается массовая скорость горения легирующей смеси (СгО + 2 А 1), равнаяжелезаОкись хромаОкись никеляПерхлораткалияФторид кальцияАлюминий 6,232,223,5 40 8,35,124,7 Алюминий (24,77 включая его избы ток, равный 0,33) служит для восстановления и легирования, фторид кальция используется как плавень и флегматизатор для основной смеси (ЗРеО+ + 8 А 1) и одновременно служит для связывания и удаления водорода, а перхпорат калия является плавнем и активатором горения для легирующей смеси (Сг Оз + 2 А 1).Составы опробованных вариантовкомплексной смеси,мас.Ж,приведены в табл, 14.Металл швов, выполненных с использованием опробованных смесей,0,65 г/см с (при дисперсности 5001000 мкм). Для дополнительного повышения качества наллавленного металла в смеси вводят оксиды химической5 чистоты,Для снижения скорости горенияосновной смеси (ЗГе 04 + 8 А 1) закись-окись железа и алюминий взятыв виде порошков пониженной дисперсО ности (500-1000 мкм), причем алюминий марки ПАимеет пониженную активность (957.).Для повышения массовой скоростигорения и ликвидации дефицита тепло 5 выделений легирующей смеси (Сг О ++ 2 А 1) окись хрома и алюминий АСД таблетированы совместно с активирующей смесью перхлората калия (КС 104)с алюминием АСД. Дисперсность20 окиси хрома, перхлората калия и алюминия составляет 50-100 мкм, Уплотнение при таблетировании произведено до относительной плотности 0,8.Содержание активирующей смеси рассчи 25 тано из условия полного расплавленияоксида алюминия и восстановленногохрома.Состав комплексной смеси выбирается исходя из известного химического состава свариваемых ферронихромовых стержней диаметром 8 мм,мас.Х:Сг 50,0 Н 36,2; Ре 13,5 и А 1 О,Э,Относительное содержание ингредиентов комплексной смеси, следующее,35мас.й:Закись-окисьимеет химический состав приведенныйв табл. 15,Технологических дефектов в видеокнсных включений, пор и непроваровна поперечных и продольных шлифахне обнаружено.П р и м е р 5. Легирование наплавленного металла при сварке бессемеровской рельсовой стали (варианты 1-6).Для легирования наплавленногометалла марганцем при сварке рельсовых образцов из бессемеровской стали марки НБ, содержащей компоненты, мас.Х: С 0,60; Мп 0,85; Яд 0,26;Р 0,060 8 0,055; Ре остальное,используется марганцевая руда, представляющая собой гаусманит и содержащая 723 Мп.Комплексная смесь составляется из,основной смеси железной окалины салюминием марки ПАдисперсностью260-500 мкм и легирующей смеси марганцевой руды (Мп Оз) с алюминиемПАдисперсностью 30-100 мкм. Состав комплексной смеси выбран исходяиэ указанного выше состава стали сучетом содержания углерода марганцаи кремния в железной окалине.Окалина имеет следующий химический состав, мас.Х: С 0,20; М 0,28;Мп 0,40; Р 0,010; Я 0,008; Ре остальное.Состав опробованных вариантовкомплексной смеси приведен в табл.16Для исключения горячих трещин,часто возникающих в сварных швах сталиНБ 61, сварку рельсовых обрезков ведут с сопутствующим подогревом, который обеспечивается за счет тепло- выделений экзотермической облицовки формы. Эта облицовка представляет собой смесь, содержащую следующие компоненты, мас,т.: Железная окалина (ГеО, )Магний маркиМПФ Магнезит обожженныйНатриевое жидкое стекло(123-ный водный раствор) 40-60 15-25 10-37 5-8 При сварке рельсовых обрезков 20 опробованы составы экэотермическойоблицовки, приведенные в табл. 17.Испытания рельсовых обрезков натрехточечный изгиб показывают, чтонаилучшие результаты дает облицовочная смесь 11. Обрезки, сваренные сиспользованием этой смеси, разрушаются при нагрузках 100-110 т, чтополностью отвечает требованиям ТУи в 1,3-1,4 раза превышает нагрузку, 30 выдерживаемую обрезками, свареннымиэлектродуговым способом.Наряду с повышением качества ирасширением диапазонов и номенклатуры легирования предлагаемый способобеспечивает эффект эа счет высокойпроизводительности и сбережения энер.гетических и других ресурсов."Ы, 1 й О б л л о о 111о и 1 о ф О Ф о о о ово о М М о О и л и Ф Ф о о о о м с В Юо фс Ом оосчи ф"ф сс1 в 1 00 о и О л счоо 1 И о о О ол Д ч ц ф о О Е РЪ Ю й сь жоХао оР 1 о сч; О ф а Л а Ф сс и 1 сс В сфо1 1 1 1 е 1а о 1 е ф 1 сч 1коф Ыо ожеи еоолафоеоф 1 Ц 3 И ео ое е аф о еае и х феафс: ф Вс 1 сч ф а л о 1 р В л л о офЯ оеоы руЕ 4 1 Х Х 1 И 1 3 5 ен 4 е х а е 11 6 ф 1 ХХ 1 ех 1 ф 1 Е 1 а 1;э 1 х о 3 . х х ф е о 1111щ О О гО с) а ол л л л 1О О О О 11 щ а со сч 1 1 1 ц232440 Таблица 7 аюЩ МПоказателя для коюоиеитоеазов Нпгоз Ь 01 Рео Резона Ретоэ Характеристики 4 3 б 1 Рассчетная температурареакции, К 930 23032 ЗЭЭ 2600 2400 2833 ЭООВ Тепловой эффект реакция,кДк/кг смеси 4650 Э 250 3677 3944 кДю/мл смеси Затраты тепла 243,7 Ь 2,3 254,0 Нагрев твердях продуктов 3,0 56,9 63,4 129,6 109,0 4 Э 6,0 109,0 Плаэлеяие продуктов 132,3 29,4 55 44,2 44,2 46,3 139,5 5,4 О,Ь 70,9 323,6 Нагрев иидких продуктоп 0 59,7 324,1 2,6 76,6 75,411,5 03,0 Кяпеяие продуктов 63,3 640,0 Количество яспаряиерисапродуктов, г-атои О 69 0,35 Избмток или дефицит теп лоэиделеяий, кДя 09,0 -52,0 Теоретический амкод иаргвяцаи ивлева, кг/кг снеси 0,6 В . 0,548 Э 4,3 100,0 7,5 э Дла расплаплеяия 1 ноль окиси ааеювиа. Потери иаргаицв и пелеэаиэ"эа испареияя, 2 оттеоретического аикода 950 2610320,6 254.,6 718,3 1768 676,4 3342,6 644,0 508,0 234,0 1016,0 254,0 2 Ь,О 194,4 563,2 26,0 09,0. 436,0(СаР,) 16 14 20 5,8 5,5 5,2 20 22 Таблица 6 17 Состав смеси, масЛ: ВариГрафит серебристый 0,6 0,5 2 о си С 8 Ип р 8 0,8 Флегматизатор и плавень (СаР) 12,2 4 1,06 0,38 11,8 15,4 17,5 25 5 1,14 0,38 13,0 0,018 0,008 Таблица 4 6 1,28 0636 15,3 Таблица 7 Вари" Коэффициентыант перехода Технологические дефекты Ип М Сг35 2 1,16 13 0 О 10 О О 2 О 033 1,27 11,6 1 0,55 0,65 0,65 Нет2 0;65 0,75 0,65 То же Таблица 540 3 0,65 0,60 0,35 14 елкие единичные включения оксидов хрома Содержание компонентов, мас.З, в составепо варианту 4 0,50 0,55 0,20 Крупные включения оксидов хрс а 4 . 5 6, 415 Т аблица 8 Содержание компонентов, мас.Х, в составе по ва- рианту 42 45 44 Алюминий А9 20 22 56 7 Окись марганца (Ип 20 з) 1453 1655 1956 Графит серебристый 69 71 25 24 66 23 055057 058 Компонентыпервой комплексной Закисьмарганца(РезО,) Компоненты комплексной 5 смеси Компонентыкомплекснойсмеси Железнаяокалина(В СтЭСп) 3 20 1 30 7 5 Оэ 25 ОэЗО Оэ 35 Окись хрома (СгО) Окись никеля (Н 3.0) 0,20 0,30 0,40 Т а б г и ц а 9 Состав, масЛ Вариантысмеси С 81 Ж Сг Н 1 8 Р 0,50 0,28 0,85 0,72 0,75 0,55 0,30 0,75 0,80 0,85 0,003 0,005 Оэ 60 Оэ 30 Оэ 62 Оэ 90 Оэ 96 Продолжение табл,10 Таблица 10 Компонентысмеси Содержание компонентов, Компонентымас.Хэ в составе по ва- смесирианту 35 11 8 9 10 11 12 8 9 10 1 12 Железная окалина 40 Катализ а 68 эО 69 эО 72 эО 70 эО 68 эО тор горения МНАлюминий 25,2 25,0 25,0 24,0 2 Э,О 0,20 Оэ 30 Оэ 40 Оэ 40 Оэ 35 Оэ 25 2,80 1,70 1,10 1,40 3,00 Графит се 5 ф ребристый" 0,30 0,25 0,40 0,35 0,40 0,2 Я 0,25 -Наполнитель(ВСтЗСп) 3,00 3,00 - З,ОО 4,65 0,70 0,60 0,50 Графит таблетирован до степени уп 0,20 0,20 0,40 0,30 0,20 цотнения 0,7. Компонентыкомплекснойсмеси Окись марганца(010) Содержание компонентов, мас.3 э в составе по ва- рианту Флегматизатор нплавень36 1232440 Продолжение табл.1 Таблица 11 Содержаниенаплавляемойстали, мас.7 Компонентыкомплекснойсмеси 12 Х 13 Н 2 14 Х 17 Н 2 260-500 56-58 54-56.260-500 23-25 23-25 4,55-50 8,5 4-6 0,05- 0,05-,5-50 0,1 0,1 5-100 11-13 14-17 260-500 0,010,02 Кальций 0,010,02 0,9- 1,05-100 2,1 1,2 Таблица 2 Содержание наплавленной стали, мас.Х, в составе по варианту Компонентыкомплекснойсмеси 14 Х 17 Н 2Г 2 3 4 5 6 58 57 56 55 56 54 Восстановитель (алюминий) марки А24 25 23 24 23 25 Окись хрома(010) 1 э 1 эО Оъ 9 1 э 2 1 ъ 1 1 эО Иодифик аторИзобретение относится к области термитной сварки и наплавки изделий иэ черных и цветных металлов, в частности к способам получения легированного наплавленного металла, и может найти применение при дуговой сварке с использованием экзотермических электродов, проволок, стержней, лент, паст и флюсов, в металлургии, например, при проведении небольших плавок материалов высокой чистоты или получении небольших и средних оТливок из легированных сплавов, а также в электротехнике для обработки специальных материалов, включая сверхпроводящие.К основным факторам, определяющим качество, прочностные и другие показатели изделий, выполняемых сваркой плавлением, включая термитную, относятся тепловая мощность и диапазоны ее регулирования, а также методы и степень легирования наплавленного металла.Целью изобретения является уменьшение потерь легирующих элементов и повышение качества сварных соединений и нанлавок за счет регулирования тепловыделений, массовых скоростей и температуры процессов (реакций) экзотермического легирования и упрочнения совмещенных с процессомэкзотермического восстановления основного компонента свариваемого илинаплавочного материала.Поставленная цель достигается тем, что для получения легированного металла используют комплексную,экзо.термическую смесь, состоящую из основной и легирующих термитных смесей по числу легирующих и модифицирующих элементов в марочном составе свариваемого или наплавочного материала, на основе обычных термодинамических расчетов, основной компонент и легирующие (модифицирующие) элементы выбирают из числа их соединений различной степени окисления 1-711 с тем, чтобы исключить как дефицит тепловыделений, приводящий к образоанию технологических дефектов, нижающих качество сварных швов и наплавок, так и их избыток, приводящий к потерям основного компонента и легирующих (модифицирующих) элементов из-эе испарения или возгонки в процессе горения смесей.В зависимости от термодинамической прочности выбранных соединений,1;440 3ВеИчы е 30 щде.им,гОнойскорости горения их смесейосот- новителем выбирают дисперсность торошков этих соединений в пределах 5 5-3 О мкм с таким расчетом, чтобы обеспечить равенство или близость(в пределах 507) массовых скоростейгорения основной и легирующих термитных смесей, при этом термодинами ческие прочные соединения, напримердвуокись титана, доводят до высокойдисперсности (до 5 мкм включительно)а соединения с низкой термодинамической прочностью, например окись ни келя, вводят в смеси в виде крупных фракций (до 1000 - 3000 мкм).Исходя из уравнения экзотермических реакций и известного теоретического выхода восстанавливаемых 20 элементов, выбирают восстановителиразличной активности 40-99,8 Х, восстановительной способности (из рядаИя, А 1, Бд, Са) и дисперсности впределах 5-5 10 мкм, предпочтитель но используя алюминий, как наиболеераспространенный и дешевый материал.Дальнейшее регулирование тепловыделений и массовых скоростей горенияосновной и легирующих смесей осуЗр ществляют введением катализаторовреакций, например порошков меди, впределах 0,2-0,3 Х, и активаторов реакций, например перхлората калияв пределах 5-257. используя их дляповышения тепловьщелений и скоростейгорения, особенно в случае трудновосстановимых соединений. Снижениетепловыделений и скоростей горенияосуществляют введением флегматизаторов реакции горения, например фторидакальция в пределах 5-203. Эффективность действия катализаторов, акти-ваторов и флегматизаторов повьппаюткапсулированием их со смесью, в.которую они введены, причем нарядус повьппением эффективности капсулированием обеспечивают уменьшение потерь легирующих (модифицирующих)элементов при подготовке (перемеши-вании) смесей.50Выход целевого продукта (коэффициент перехода) в случае тугоплавких металлов или трудновосстановимйх соединений, например оксидов титана, хрома и ннобия, повьппают путемтаблетирования смесей этих оксидов (доведенных до дисперсности 5-50 мкм ) с восстановителем и катализатором или активатором горения, уплотняя их232440 Таблица 13 Вариантсмеси 12,58 1,96 0,022142 2 е 25 Оэ 02 16,2 2,15 0,02 0,110,11 0,008. 0,0076 0,12 172 210 004 Таблица 14 Продолжение табл.14 Компонентыкомплекснойсмеси Содержание компонентов, мас.й, в составе по вари- анту 1 12 3 6 6,2 7,030 32,2 33,0 23 23,5 24,0 7,0 5,1 5,0 9 э 5 813 6 эО Таблипа 15 Вари- Состав, мас.Х антИ В ЕВ1.есмеси Ре Сг Нд А 13,2 46,7 40,0 0,30 2 13,5 50,0 36,0 0,35 3 15,0 42,5 42,0 0,30 Закись- ,окись железа (Ре 0) Окись хро" ма(Сг Оа) Окись никеля (йдО) Активатор горения и плавень (КС 10,1) Состав наплавленного металла, мас.7.1 . 1 . 11. .:. 1. . С 81 Ип Сг М Ьа Р Б 0,12 0,28 0,40 12,52 2,16 0,04 0,008 0,0075 0,11 0,27 0,40 16,8 2,20 Содержание компонентов, Компонентымас.3, в составе по вари- комплексной25анту смеси Алюминий 24,5 24,7 25,0 Флегмативатор,плавень и рафинирующая добавка (СаР 2). +Точность определения никеля составляет 0,53.123244 а 40 Габлица 17 Таблица 16 Компонентыкомплексной Ингредиенты Содержание компонентов,мас.Х, в составе облицовочной смеси Содержание компонентовмас.Е, в составе по варианту смеси 1 П . П 1 Железнаяокалина(Ге. 0) Железнаяокалина 40 73 72 71 60 50 Магний МПФ 20 25 24 23 МарганцеваяРуда (МпОз) 0,30 0,45 0,50 Графит серебристый 0,20 0,25 0,30 Магнезитобожженный 37 24 10 3,5 3,3 3,2 Составитель Т.АрестТехред И.Попович Корректор Е.Рошко Редактор А.Шандор Заказ 2729/15 Тираж 1001 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/53 1232 до относительной плотности 0,4-0,95. Полученную комплексную экзотермическую смесь восстанавливают горением в жидкофазном режиме. Для более полного удаления вредных примесей из наплавленного металла и лучшего разделения металла и шлака этот процесс ведут при повышенном давлении защитного газа, причем для нитридного упрочнения сварных швов защитный газ 10 заменяют азотом. В целях предупреждения трещннообразования и повьппения таким образом качества сварных соединений и наплавок осуществляют предварительный или сопутствующий подогрев иэделий, используя дополнительные тепловыделения экзотермических облицовок формы толщиной 2-25 мм, которые дают огнеупорные оксиды, предпочтительно окись магния и двуокись циркония, и позволяют уменьшить переход вредных примесей из фэрьы в наплавленный металл.Выбор различной степени дисперсности восстановимых соединений основного компонента и легирующих и модифицирующих элементов в пределахз5-3 10 мкм обусловлен задачей уменьшения потерь этих элементов и повышения качества сварных соединений и наплавок за счет направленного регулирования тепловыделений, температуры и других парайетров термического цикла сварки и наплавки.При дисперсности менее 5 мкм происходит увеличение потерь из-за усиления поверхностной адсорбции влаги и газов, а также из-за умень- щения эффективной поверхности контакта восстановимых соединений с восстановителем. При дисперсностяхзболее 31 О мкм происходит значительное снижение тепловыделений и в особенности массовых скоростей экзотермических реакций.Ограничение степени дисперсности 45 восстановителей нижним пределом 5 мкм связано с тем, что при таких и меньших фракциях они становятся сильно пирофорными, что требует особых мер по охране труда и противопожарной безопасности, При дисперсностях восстановителей более 5 10 мкм возможЭности регулирования термического цикла резко снижаются и возникает опасность появления недопустимых 55 технологических дефектов.Степень уплотнения легирующих смесей повышают от насыпной до 0,4440 40,95, поскольку уплотнение ддег повьппение тепловыделений (на единицу объема смеси), что позволяет регулировать термический цикл сварки и наплавки. Нижний предел уплотнения выбран равным 0,4, потому что при меньшем уплотнении повьппение тепло- выделений и коэффициентов перехода невелико. Верхний предел, равный 0,95, ограничен технологическими возможностями существующего оборудования и резким ростом энергетических затрат, необходимых для обеспечения больших уплотнений.В предлагаемом способе используют комплексную экзотермическую смесь, которая по существу представляет собой смесь, составленную из не менее чем двух термитных смесей: основной, например железо-алюминиевой (3 РезО+ + 8 А 1), и легирующей, например марганце-алюминиевойИпО+ 2 А 1) или лантаново-магниевой (2 1,аС 1 + 3 Иц) и т.д.Таким образом, комплексная смесь содержит восстановимые соединения всех химических элементов, входящих в состав свариваемого материала, и все эти соединения восстанавливаются с выделением тепла, В результате наряду с исключением потерь легирую Г щих и модифицирующих элементов, обусловленных их окислением в реакционном слое, участием в процессе восстановления оксида основного компонента, а также переходом в шлак и возгонкой или испарением предлагаемый способ обеспечивает дополнительные тепловыделения, что позволяет ввести в наплавленный металл большее количество легирующих элементов, включая туго плавкие,например молибден, тантал, вольфрам, т.е. расширить номенклатуру и диапазоны легирования, а также исключить такие опасные дефекты, как непровары и шлаковые и окисные включения, а кроме того, отказаться от предварительного подогрева, произ. водимого в известных способах от внешнего источника в целях исключения непроваров при сварке изделий больших сечений, а осуществлять предварительный илн сопутствующий подогрев за счет экзотермических облицовок только при сварке закали- вающих материалов в целях предотвращения трещинообразованияОтносительное количество оксидов и других восстановимых соединенийо ионного компонента, леирунцних имодифицирующих элементов в комплексной экзотермической смеси выбирают исходя из марочного составасваринаемого материала и известныхкоэффициентов их перехода в наплавленный металл, установленных в результате. теоретического анализа иэкспериментальных проверок, 10При расчете состава комплекснойсмеси учитывают содержание основного компонента, легирующих раскислителей и модификаторов в исходныхпродуктах, например, в железной окалине, которая, кроме углерода, кремния и марганца, может содержать хром,ниобий и другие элементы. Степеньокисленности основного компонента илегирующих элементов подбирают так,чтобы они давали наибольший коэффициент перехода, требуемую калорийность комплексной смеси и наиболееблагоприятные режимы горения. Выборвосстановительной способности и активности восстановителей производятисходя из тех же задач, а поэтомув комплексную смесь вводят не менееодного восстановителя. Для того,чтобы получить наплавленный иеталл,легированный трудновосстановимым хромом, окись хрома восстанавливаюталюминием активностью 99,8 Е с до-,бавкой магния, а восстановление легковосстановимой закиси меди при легировании медью производят алюминием35активностью 803 (в виде сплава 203Сц + 80 Х А 1),Горение экзотериических смесейможет происходить в паро-, жидкон твердофазном режимах. Парофазншй40режим связан с повышенными потерямицелевого продукта (легирующих и модифицирующих элементов), а твердофазный - с опасностью возникновениянепроваров и других дефектов.45В связи с этим предлагаемый способ предусматривает перевод процесса горения смесей в жидкофазный режимза счет дополнительных воздействий,включая внешние, например, повышениемдавления газовой среды, которая может быть контролируемой (т.е. активной или инертной по отношению к наплавленному металлу).55Наряду с экзотермическим восстановлением предлагаемый способ предусиатривает повышение качества сварных соединений за счет нитридного, карбидного и интерметаллидного упрочнения путем экзотермического взаимодействия восстановленных элементов с такими легирующими как азот, углерод, алюминий или бор. Когда основной компонент свариваемого.материала, например медь, не дает боридов, его боридное упрочнение осуществляют за счет боридов восстановителя, например алюминия, вводят этот восстанови- тель с требуемым избытком по отношению к стехиоиетрическому количеству. Этот избыток рассчитывается по извест" ным уравнениям экзотермических реакций, например, типа:В Оз + 2 А 1 -А 1 О + 2 В 312 В + А 1 - фА 1 В,р .Наряду с повышением прочности такой прием обеспечивает дополнительныетепловыделения, которые используютсядля более полного удаления газов ишлака из наплавленного металла в про-цессе его кристаллизации,При предлагаеиом способе повышение качества сварных соединений обеспечивается также благодаря тому,что оксиды и другие восстановимыесоединения, например соли легирую. -щих и модифицирующих элементов, содержат значительно меньшее количество вредных примесей, чем ферросплавы и лигатуры.Кроме того, отличиями предлагаемого способа являются использованиекатализаторов, активаторов и флегматизаторов горения, капсулирование итаблетирование основной и легирующихсмесей н регулирование основных параметров термического цикла сваркиили наплавки: калорийности основной и легирующих термитных смесей,температуры, режимов и скоростейэкзотермических реакций восстановления и упрочнения наплавленного ме"талла.В процессе составления смесейконтролируют по массовым скоростямгорение основной и легирующих термит.ных смесей и изменяют дисперснесть(активность, восстановительную способность, степень уплотнения и т,д.)таким образом, чтобы обеспечить совпадение или близость этих скоростей,При выполнении этого условия основ1,1-1,8 раза, а массовую скорость - в 2,0-2,5 раза.Заменяя часть алюминия (до одной трети) более сильным магнием, увеличивают тепловыделения той же реакции в 1,2-1,3 раза, практически не изменяя ее массовую скорость.Изменение температуры и тепловы- делений от замены одного из восстановителей (или его части) другим вычисляют по разности энтальпий оксидов восстановителя и основного компонента (легирующего или модифицирующего элемента) с учетом затрат тепла на нагрев продуктов реакции до температуры реакции. Изменение 1массовых скоростей определяется опытным путем в связи с недостаточ-.: ной достоверностью известных методов расчета этих скоростей.Регулирование массовых скоростей и тепловыделений, кроме того, осуществляют изменением дисперсности оксидов (солей руд, рудных концент; ратов) в пределах от 5 до 3 1 О мкм и восстановителей в пределах от 5эдо 510 мкм. Этого изменения достигают путем соответствующего выбора покупной продукции и дополнительного разделения ее по фракциям с по мощью ситИзменение дисперсности осуществляется ступенями: (1-3)10 мкмэ(оксиды), (1-5))О мкм (восстанови- тели), 500-1000 мкм, 260-500 мкм, 100-260 мкм, 50-100 мкм и 5-50 мкм. Повыпение дисперсности на одну ступень дает повышение коэффициента перехода тепловыделений в среднем на 2,0-2,5 Х для всех оксидов (табл.1) кроме оксидов ниобия, титана и хрома. При этом повьппение дисперсности до 260 мкм и менее оказывается нежелательным для оксидов с малой термодинамической прочностью ( ИПОэ, Б 10 Соэ 04, СцО, СцО), так как может привести не к уменьшению, а к увеличению потерь этих легирующих.Для оксидов ниобия, титана и хрома повышение дисперсности на одну ступень дает повышение коэффициентов перехода и тепловыделений на 5 Х, причем при фракциях более 500 мкм такой эффект обеспечивается только при использовании активаторов горения в количестве не менее 1 О мас.й.Катализаторы, активаторы и 4 легматизаторы горения вводят в комп 7 1232440ной компонент и все легирующие элементы восстанавливаются и переходятв жидкое состояние одновременно,что обеспечивает более длительноеи эффективное их физико-химическоевзаимодействие и исключение по 1 ерь,обусловленных разницей, в агрегатномсостоянии этих элементов, свойственной известным способам. Конкурентность, основной и дополнительных 10(легирующих) экзотермических реакций приводит к снижению концентрационных и температурных градиентов ифлуктуаций в реакционной зоне и темсамым уменьшает потери легирующих 15и модифицирующих элементов из-за ихперехода в шлак и образования корольков,Для увеличения тепловыделений имассовых скоростей используют оксиды (соли, руды, рудные концентраты)с большей степенью окисленности, адля уменьшения - с меньшей. Так, прилегировании марганцем тепловыделенияи массовую скорость увеличивают. Используя вместо окиси марганца (Ш)перманганат (711) и заменяя окись(111) закисью (П), уменьшают их.Расчет тепловыделений (калорийностисмесей) производят исходя из разности энтальпий оксидов восстановителяи марганца (или другого легирующегоэлемента), а массовую скорость определяют опытным путем.Изменение массовых скоростей горения основной и легирующей смесейосуществляют также изменением активности (степени чистоты) одного илинескольких ингредиентов, включаявосстановители. Увеличение активности ингредиентов приводит к повышению массовых скоростей и наоборот.Используя вместо алюминия техничес.кой чистоты (95,5-963) активногоалюминия его сплав с медью (803 активного алюминия), достигают снижения массовой скорости горения в 2,02,5 раза.Изменение массовых скоростей итепловыделений осуществляют также50введением в комплексную смесь восстановителей различной восстановительной способности (из ряда Мя, А 1, Яд,Са). Так, заменяя алюминий менеесильным восстановителем напримерФ 55кремнием (при той же активности и, дисперсности), уменьшают тепловыделения реакций (3 Реэ 04 + 8 А 1) влексную экзотермическую смесь совместно с тем оксидом (солью, рудой, рудным концентратом) массовую ско-. рость восстановления которого надо изменить, Катализаторы и активаторы используют для повышения массовой скорости, а флегматизаторы - для ее снижения. В качестве катализаторов предпочтительно используют медь или ниобий в порошке дисперсностью 50- 100 мкм в количестве 0,2-0,5 . (от массы восстанавливаемого соединения). Активаторы в виде перекисей и солей щелочных и щелочно-земельных металлов, например перекиси бария и перхлората калия, вводят в количестве 5-10(от массы термитной смеси), причем в случае трудновосстановимых элементов, например хрома, количество активаторов повышают до 15-25 и вводят их в виде экзотермических смесей с восстановителем.В качестве флегматизаторов в предлагаемом способе используют вещества, которые одновременно являются плавнями, например фторид кальция и борный ангидрид, причем борный ангидрид используется также для интерметаллидного (боридного) упрочнения наплавленного металла. Содержание этих Веществ выбирается в пределах 5-202 (от массы термитной смеси). Кроме того, согласно предлагаемому способу в качестве флегматизаторов используют основной компонент свариваемого метйлла, предпочтительно в виде его сплавов с восстановителем, например сплава меди с алюминием при сварке меди или сплава железа с кремнием при сварке чугунов.Для более эффективного избира-" тельного воздействия на массовую скорость и тепловыделения основной и легирующих термитных смесей производят капсулирование и таблетирование этих смесей перед введением их в комплексную экзотермическую смесь.Капсулированию подвергаются те смеси, массовая скорость горения которых должна быть снижена. Чтобы снизить скорость горения смеси 3 ЧО+ 10 А 1 берут окись ванадия и алюминия крупной фракции (более 500 мкм), смешивают с флегматизатором (20 СаР ) и, не уплотняя, заключают в капсулу из алюминиевой или станиолевой фольги.1 О 50 55 15 20 25 30 35 40 45 Таблетируют те смеси, скорость горения которых необходимо повысить. Чтобы повысить скорость горения смеси Сг Оэ + 2 А 1 берут окись хрома и алюминий тонкой фракции (менее100 мкм), смешивают с катализатором (0,35-0,53) или активатором (20-251) и уплотняют до максимальной степени (0,95)получая таблетку, Наряду с повышением массовой скорости этот прием обеспечивает повышение температуры и теплового эффекта реакции,что уменьшает вероятность образова"ния технологических дефектов и спо"собствует лучшему рафинированиюнаплавленного металла.Для дополнительного регулированиятермического цикла сварки или наплавкии снижения потерь легирующих элементов предусматривается капсулирование и таблетирование ингредиентовкомплексной смеси с избытком восстановителя, с другим восстановителемили с тем же восстановителем, чтои в основной реакции, но имеющимдругую активность и дисперсность.Капсулирование и таблетирование1особенно целесообразно в случае термитных смесей, содержащих небольшиедобавки (0,05.-0,3 ) модифицирующихэлементов, поскольку эти элементы,например редкоземельные, дороги илегко теряются при перемешивании,налипзя на стенки смесителя.Повышение внешнего давления(0,11-15 МПа) в предлагаемом способе осуществляют в целях более полного удаления вредных примесей, лучшегоразделения металла и шлака, а такжедля повышения тепловыделений и температуры горения, что особенно важно при сварке и наплавке тугоплавкихматериалов.Кроме того, повышение давленияспособствует переходу процесса вжидкофазный режим и уменьшает потери легирукицих из-за возгонки и испарения,В целях уменьшения потерь из-за окисления и предупреждения насыще"ния наплавленного металла газамииз атмосферы в случае сварки илинаплавки активных металлов предлагаемый способ предусматривает использование инертных газов, например аргона, также под повышенным давлениемО,1,-15 МПа. Для нитридного упрочнения наплавленного металла использу 1232440 12В целях поверхностного нитридного упрочнения наплавленного металла в облицовочные смеси вводят вещества, выделяющие азот, например азиды, 5 в количестве 15-257. от массы облицовкиДля повышения качества наплавленного металла за счет предотвращения перехода в него вредных примесей, например серы, фосфора, кремния, углерода и т.д., из стенок сварочной формы или реактора, используют специальные огнеупорные облицовки, предпочтительно окись магния и двуокись циркония толщиной 3-5 мм,В случаях, когда наплавленный металл тугоплавок или его плотность в жидком состоянии мало отличается от плотности шлака, время тепловой релаксации продуктов горения комплексной экзотермической смеси оказывается меньше времени, необходимого для полного разделения жидкого металла в шлаке, В этих случаях для повышения качества сварных соединений н наплавок предлагаемый способ предусматривает наложение на изделие поля массовых сил (10-800 д) и электромагнитных полей (2,4-260 КА/м), которые снижают температуру горения смеси и ускоряют процесс разделения металла и шлака, а также улучшают переход примесей в шлак. Поля напряженностью менее 2,4 КА/м слабо влияют на процесс фазоразделения, а поля напряженностью более 240 КА/м сильно снижают массовые скорости реакций, приводя к появлению технологических дефектов. Воздействие магнитных полей может быть регулируемым. Например, перед воспламенением термитной смеси и в начальный момент горения создают постоянное магнитное поле небольшой напряженности с тем, чтобы не вызвать сильного снижения скорости горения, а после возникновенияжидкой металлической ванны вместо постоянного используют переменное голе большой напряженности с тем,чтобы ускорить отделение тугоплавких частиц шлака и вредных примесейот частиц расплавленного металла. В случае сварки и наплавки материалов, склонных к росту зерна и ликвации,способ предусматривает наложение на сварочную ванну ультразвуковых колебаний, обеспечивая перемешиваниеи дробление растущих кристаллов идиспергирование ликвационных скопле"ний и прослоек. Этот прием приводитк повышению качества сварных швов инаплавок. Частоту колебаний выбирают опытным путем, в зависимости отрода, плотности, акустических свойств 5и кинематической вязкости расплавасвариваемых материалов.Предлагаемый способ получения легированного наплавленного металлапри термитной сварке и наплавке при- Огоден для выполнения сварных соединений и наплавок из сталей и чугунов различных классов и марок, жаропрочных сплавов на железной основе,меди и ее сплавов, никеля и его сплавов, титана, молибдена, ванадия,вольфрама и их сплавов, а: такжеметаллокерамики и разнородных материалов.В табл. 1 приведены тепловыщеления, .массовые скорости горения икоэффициенты перехода легирующих взависимости от способа и диапазоналегирования.Результаты теоретического анализа 25и экспериментальных проверок показывают, что для сварки и наплавки перечисленных материалов можно использовать реакции, указанные в табл.,где наряду с термодинамическими характеристиками приведены данные покинетике реакций и коэффициентам перехода легирующих элементов в наплавленный металл в зависимости отдиапазона легирования введением хи мически чистых оксидов фракций 260 500 мкм в комплексные экзотермические. смеси на основе железного термита. Оценку необходимых тепловьщелефйий, рода и относительного количества ингредиентов и температуры горения и подогрева для каждого. конкретногв состава того или иного свариваемого материала производят расчетнымпутем, исходя из физико-химических 45характеристик ингредиентов комплексной смеси и свариваемых или наплавочных материалов. Выбор остальных параметров производят опытным путем.В качестве примеров реализациипредлагаемого способа рассматриваются варианты способа получения легированного металла при термитной сварке высокомарганцевистой, хромоникелевой и углеродистой сталей, при наплав 55 ке износо-ифжаростойкого слоя из высокохромистых никельсодержащих сталей,сварке ферронихрома и меди. П р и м е р 1. Получение легированного наплавленного металла при сварке высокомарганцевистой стали типа Г 13 Л (варианты 1-3).В этом примере реализации предлагаемого способа рассматривается легирование при термитной сварке литой высокомарганцевистой стали для железнодорожных крестовин. Для получения наплавленного металла заданного марочного состава легирование производится углеродом и марганцем, а кремний не вводится, Отказ от введения кремния объясняется тем, что в сталях типа Г 13 Л он является раскислителем и успокоителем и при предлагаемом способе не требуется, а также тем, что при содержании 0,67 и более он приводит к охрупчиванию и трещинообразованию.Выбор степени окисления (с.о) соединений марганца для легирующей смеси осуществляется из ряда, в который входят четыре его оксида: закись ИпО(с,о.11), закись-окись ИПО(с.ое 11-111), Окись ИпуОэ(сео111), двуокись ИпО(с.о.1 У) и калиевая соль КИп 04(С.О.711). Выбор степени окисления соединений железа для основной смеси осуществляется из ряда: закись РеО(с.о.11), закись- окись Ре О(с .о . 11"1 П) и окись Ге,Оэ(с.о.111).В табл. 2 приведены термодинамические данные реакций восстановления оксидов марганца и железа алюминием,Предварительный выбор производится на оснаве расчета тепловыделения и температур горения основной и легирующей термитных смесей, затрат тепла на нагрев продуктов реакции их горения и происходящих при этом потерь железа и марганца (табл,2). Для перманганата калия этот расчет не производится в связи с отсутствием необходимых значений термодинамкческих функций в справочной литературе.Определение температуры горения и потерь марганца для смеси 6 КИпО+ + 14 А производится опытным путем. Эксперименты показывают, что горение этой смеси характеризуется чрезмерно высокой скоростью и большими потерями марганца из-за сильного диспергирования продуктов реакции. Эти факторы в сочетании с профессиональной вредностью перманганата калия(Ре 50)Алюминий 42-45 9-22 сильно затрудняют его использованиев целях легирования наплавленногометалла,Расчет и экспериментальная проверка остальных смесей показываютследующее.Легирующая смесь 3 ИпО + 4 А 1горит в парофазном режиме, а весьвосстанавливаемый марганец испаряется, что делает его,малопригоднымдля получения наплавленного металла,легированного марганцем.Легирующая смесь 3 ИпО + 2 А 1 дает тепловыделения, недостаточные дляплавления всей образующейся окисиалюминия, и не обеспечивает удовлетворительного формирования сварногосоединения, а при горении смеси3 Ип 04 + 8 А 1 не расплавляетсяоколо 0,5 моль окиси алюминия ине обеспечивается удовлетворительноеформирование сварного соединения,а при горении смеси 3 Мп О + 8 А 1не расплавляется около 0,5 моль окиси алюминия, что приводит к образованию крупных окисных включений внаплавленном металле (марганец).Дефицит тецловыделений легирующих смесей 3 МпО + 2 А 1 и 3 Мп, 0 ++ 8 А 1, равный соответственно 09и 52 кДж, можно компенсировать всоответствии с предлагаемый способомэа счет избыточных тепловыделенийосновных смесей 3 РеО + 2 А 1 и Ре 0+-и 430,4 кДж. Поскольку температурагорения основной смеси РеОз + 2 А 1равна температуре кипения железа иприводит к потерям этого элементаиэ-за испарения, равным 7,5 Х, тодля составления комплексной смеси онане используется. Для получения наплавленного металла, легированногомарганцем, используются две комплексные смеси, В первой в качестве легирующей использована смесь 3 МпО ++ 2 А 1, а в качестве основной3 РеО + 2 Р 1, во второй использована легирующая смесь Мп 0 + 2 А 1 иосновная смесь 3 РеО + 8 А 1.Первая комплексная смесь даетсуммарный избыток тепловыделений,равный 77,3 кДж, а вторая - суммарный избыток, равный 595,4 кДж. Длякомпенсации избытка тепловыделенийвторой смеси в нее вводится наполнитель, являющийся одновременнофпегматизатором горения. 232440 16При сварке стержней диаметром25 мм из стали Р 13 П используетсясмесь ЗМпО + ЗРеО + 4 А 1, содержащаяследующие компоненты, мас.Х: фторид кальция используется какплавень и флегматизатор для снижения 15 массовой скорости горения основнойсмеси ЗРеО + 2 А 1 до скорости горениялегирующей смеси ЗМпО + 2 А 1, а также для связывания и удаления водорода из наппавленного металла. Все 20 компоненты, кроме алюминия, представляют собой химически. чистые вещест/ва.Состав опробованных вариантов первой комплексной смеси приведен в 25 табл. 3.Опробованные варианты дают наплавленный металл, состав которого приведен в табл. 4. Наплавленный металл не имеет технологических дефектов и отвечаеттребованиям ГОСТа по механическимсвойствам, но формально не соответствует этому ГОСТУ по содержанию кремния, который попадает в наплавлеи ный металл (также как фосфор и сера)за счет его разбавления свариваемойсталью, которая содержит 0,83 81,0,083 Р и О,О 20 Х Я.В связи с формальным несоответст вием при сварке опытных крестовиниспользуется вторая комплекснаясмесь ИпгОэ + ЗРе 10 ф + ОА 1. Железная окалина, входящая в эту смесь,содержит компоненты, мас.Х: С 0,20, 45 81 0,38; Мп 0,40; Р 0,00 8 0;008,При расчете этой смеси учитывается также содержание перечисленныхвьппе элементов в наполнителе (стружке из ВСтЗсп ), мас.Х; С О,8;50 Яд 0,28; Ип 0,40; Р 0,04,и 8 0,03.Вторая комплексная смесь для сварки опытных крестовин имеет следующийсостав, мас.7: