Состав сплава для наплавки

(19 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ П ПАТЕН Изобретение материалам и мо наплавки деталей целью повышени рабочих температ восстановления, шеек коленчатых лительных валов, седел арматуры,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕВЕДОМСТВО СССР(71) Ленинградский кораблестроительный институт(56) Авторское свидетельство СССР М 565797, кл. В 23 К 35/368, 1976.Авторское свидетельство СССР М 965679. кл. В 23 К 35/30, 1987.(54) СОСТАВ СПЛАВА ДЛЯ НАПЛАВКИ (57) Использование: износостойкая наплавка деталей машин, работающих при темпеотносится к наплавочным жет быть использовано длямашин и инструментов с я их иэносостойкости при урах до 850 С, а также их например, для наплавки валов. кулачков распредеуплотнительных поясков и штампового инструмента и Целью изобретения является увеличе ние износостойкости. обеспечение повы щенной трещиностойкости при наплавке и сохранение качества слоя беэ дополнитель ной 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 1)5 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 0,1- 0,6: бор 1,1-1,6; ванадий 1,0-1,4; железо - остальное. Сплав обеспечивает повышение износостойкости, трещиностойкости при рабочих температурах до 850 Сс достаточно высоким качеством наплавленного слоя беэ предварительной и последующей термообработки и специальной защиты при,наплавке. 3 табл,дий ибор при следующем соотношении компонентов. мас,:Углерод 0,02-0,08Кремний 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 необходимость образования в структуре наплавленного слоя боридов хрома типа Сг 2 В, которые обеспечивают высокую износостойкостьпри комнатной температуре и повышенных температурах (до 850 С). Экспериментально установлено, что оптимальное содержание бора и хрома составляет 1,1-1,6 В и 45 5 ОоСг,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 РегМо, что повь"мает износостойкость наплавленного слоя. Таким образом 3,5- 4,0 содержания молибдена в заявляемом сплаве является оптимальным.Введение в сплав ванадия необходимодля связывания углерода в карбиды типа ЧС, обеспечивающие повышение износостойкости наплавленного слоя, атакже дляупрочнения а- твердого раствора при повышенных температурах, Кроме того, увеличение концентрации ванадия способствует повышению температур а -+ у 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 1,6ведет к резкому охрупчиванию наплавленного слоя, то есть повышается склонность к трещинообразованию,5 Понижение содержания никеля ведет кпонижению содеражания аустенита. Наличие в структуре наряду с мартенситом остаточного аустенита способствуетповышению трещиностойкости, Однако, ос 10 таточный аустенит понижает твердость наплавленого сплава. Оптимальноеколичество аустенита составляет 4,5.ф 5,5,При рассматриваемом соотношении остальных элементов такое количество остаточно 15 го аустенита достигается при концентрацииникеля 3,2-3,8 . При меньшем содержанииповышается чувствительность к трещинообразованию, в результате недостаточного количества остаточного аустенита, а при20 большей концентрации понижается твердость и износостойкость наплавленногослоя, так. как объем остаточного аустенитапревышает 5,5,Для экспериментальной проверки состава предлагаемого сплава были выплавлены 4 плавки (табл. 1), Порошки былиполучены способом распыления жидкогометалла в струе азота. 30 Для наплавки использованы круглые образцы Ф 50 х 12 из углеродной стали 45.Наплавку производили с помощью. СОг- лазера ЛТ 1-3 способом подачи порошка вструе аргона в зону действия лазерного луча35 растянутого в линию за счет асигматизмаоптической системы сканирующей до прямой поперечной движению детали, Режимнаплавки представлен в табл. 2,В табл. 3 представлены полученные40 свойства наплавочных сплавов, Испытанияна износостойкость наплавленных покрытий проводили на машине трения СМЦпосхеме "ролик-частичный вкладыш" в условиях трения скольжения с жидкой массой, От 45 ветным материалом (вкладышем) в паретрения для покрытия служила бронзаБрАМц 9-2, наиболее часто применяемая вузлах трения различных механизмов. Испытания на трещиностойкость проводились по50 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) обладает55 высокой твердостью, трещиностойкостью ималой интенсивностью изнашивания и следовательно высокой износостойкостью притемпературе до 850 С.Разработайным наплавочным материалом, способом лазерно-порошковой на1816253 6 15 Таблица 1 Химический состав опытных плавок абл аметры режима лазерно-порошковои наплав 3 Та носостойкость и плавки, были наплавлены шейки коленчатых валов и кулачки распределительных валов судовых дизелей, штока клапанов паровой арматуры, штамповый инструмент, которые прошли стендовые и натурные испытания ипоказали износостойкость в 2-3 раза превышающую стойкость новых деталей и инструмента. Таким образом. в предлагаемом порошковом самофлюсующемся сплаве для наплавки износостойкости, 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 основежелеза, включающий углерод, кремний, молибден, никель, марганец, бор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышенияизносостойкости и трещиностойкости наплавленного металла при температуре до 850 С при наплавке без дополнительной защиты, компоненты сплава содержатся в сле дующем 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 Ванадий , 1,0-1,4 Бор 1,1-1,6 Железо Остал ьное. ость наплавленных сплаво