Состав наплавочного материала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ы 17595 51)5 В 23 К 35/36 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОП СВИДЕТЕЛЬСТ АВТОР тельный скии, бузов нм Изобретение отно материалам, предназ ния электрошлаковой гирова нных спла поверхностях стальнь щих в условиях ударн щего воздействия газ сится к наплавочным наченным для полученаплавкой высоколевов на рабочих х деталей, работаюого и ударно-скользяоабразивной струи. ышл осп бесп ныхл спла прим бота скол ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 325136, кл. В 23 К 35/32, 1972.Авторское свидетельство СССРМ 145727, кл. В 23 К 35/36, 1962,Шеенко И. Н. и др. Современные наплавочные материалы. Киев; Наукова думка1970, с. 111 (Наплавочный материал типаКБХ),меняем ыепроатериалы ферния не могут ичество основнаплавленном зносостойкости ю деталей, раного и ударногазообразной настоящее время при енные наплавочные м лавного происхожде ечить достаточное кол егирующих элементов в е, его твердости и и енительно к упрочнени ющих в условиях удар зящего воздействия(57) Использование. Износостойкая электрошлаковая наплавка поверхностей деталей, работающих в условиях ударного и ударно-скользящего воздействия, Наплавочный материал содержит, мас. о/3; диборид хрома 28 - 30; карбид циркония 12 - 18; алюмонитрид титана 22 - 26; смачивающее вещество 5 - 12; обезвоженная бура и хлористый калий (1:1) 5 - 6; флюсы АНи АНА (1:1) остальное. Смачивающее вещество содержит никель и хром в соотношении 2:1. Материал обеспечивает повышенную износостойкость и качество наплавки. 1 табл. струи при нормальных и повышенных температурах 200600 С, ОИзвестные наплавочные материалы (по-СЛ рошкообразные) ферросплавного проис- СО хождения, содержащие тугоплавкиеОс, соединения (авт. свил, СССР /Е 325136, кл.В 23 К 35/32, 1972 гавт, саид, СССР /Е 145727, кл, В 23 К 35/36, 1962 г.) и наплаеон,а й ный материал типа КБХ (кн, И. Н, Шеенко, В. Д, Орашкин, Ю. Д. Репкин "Современные наплавочные материалы" - Киев: Наукова думка, 1972, с, 111) не обеспечивают износостойкость или прочное сцепление наплавленного сплава с основным металлом.Из описанных в литературе наплавочн ых материалов, применяемых для уп рочнения деталей машин, по составуингредиентов наиболее близок к заявляемому наплавочному материалу является материал типа КБХ, который содержит ингредиенты в следующем количестве (мас. ): феррохром - 6075; карбид хрома - 56; борид хрома - 56; графит - 67; железный порошок - флюс - жидкое стекло - остал ьное.Наплавочный материал типа КБХ позволяет получить наплавленный сплав со следующими механическими свойствами: твердость НГ А 79,0,82,0,Интенсивность изнашивания за 30 с испытаний при нормальных условиях;- при угле атаки 30 - 0,18 , 0,20 см /кг; - при угле атаки 90 - 0,29 . 0.32 см /кг.При температурах 200600 С;- при угле атаки 30 - 0,380,46 см /кг; - при угле атаки 90 - 0,420,52 см /кг, Наплавочный материал, обеспечивающий при наплавке получение описанного сплава, по составу ингредиентов, назначению и достигаемому результату наиболее близок к заявляемому наплавочному материалу для электрошлаковой наплавки и поэтому принят за прототип,Целью предполагаемого изобретения является создание порошкообразного материала, при наплавке которого на сталь обеспечивается твердость, повышенная износостойкость при нормальных и повышенных температурах, качество наплавки и прочное сцепление наплавленного сплава с основным металлом,Прочность сцепления наплавленного сплава с основным металлом определяется краевым углом смачивания и увеличивается в случае применения веществ, краевой угол смачивания которых приближается к 0 или равен 0 (кн, Ю, В, Найдич "Контактные явления в металлических расплавах - Киев: Наукова думка, 1972),Поставленная цель достигается тем, что в состав наплавочного материала, содержащего смачивающие вещества, карбид циркония, диборид хрома, поверхностно-активные вещества (обезвоженная бура и хлористый калий в оавных долях), флюсы (АНи АНА в равных долях), вггеден алюмонитрид титана, а в качестве,.мачивающих веществ взяты никель и хром (2:1) при следующем соотношении комг,онентов (мас. ); карбид циркония - 12Х 8; диборид хрома - 28 , 30; алюмонитрид титана - 2226; смачивающее ве- щФ тво - 512; поверхностно-активные вещества обезвоженная бура и хлористый ,4 алий в равных долях) - 56; флюсы (АНи АНА в равных долях) - остальное. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Введение в состав наплавочного материала алюмонитрида титана способствует повышению твердости в сочетании с пластичностью и износостойкостью.Карбид циркония способствует увеличению износостойкости и пластичности вследствие образования более контактных карбидов, имеющих мелкозернистую структуру и малый удельный объем.Диборид хрома способствует получению в наплавленном сплаве высоких показателей твердости и износостойкости.Комплексное введение смачивающих веществ - никеля и хрома (2:1) изменяет адгезию наплавленных карбида циркония, диборида хрома и алюмонитрида титана с основным металлом и обеспечивает его микролегирование. Смачивающие вещества никель и хром обеспечивают краевые углы смачивания составляющих системы ЕгС - СгВ 2 - М 2 АМ, равные 1025. Смлчивающие вещества с сочетании с поверхностно- активными веществами (ПАВ) обезвоженной бурой (МагВ 40 т) и хлористым калием (КСЦ изменяют поверхностное и межфазное натяжение, что способствует в целом надежному сцеплению наплавленных карбида циркония(ЛгС), диборида хрома (СгВ 2) и алюмонитрида титана (Т 2 АМ) с основным металлом,Смесь флюсов АНи АНА (1;1) при наплавке создает условия образования электронов и повышения электропроводности наплавляемых соединений в первый момент процесса наплавки,Таким образом, новый компонент, алюмонитрид титана, наличие известных компонентов в общей совокупности известных и нового признаков обеспечивают достижение цели и подтверждают соответствие заявляемого решения критерию "Новизна",Из известных и доступных ему источников информации заявитель не выявил наплавочных материалов с содержанием алюмонитрида титана, обладающих свойствами получения наплавкой твердого, износостойкого при нормальных и повышенных температурах 200600 С сплава, на основании чего заявляемый наплавочный материал можно считать обладающими существенными отличиями,П р и м е р. Были приготовлены три наплавочные смеси, по составу которые содержали ингредиенты в количестве (мас. ): карбид циркония - 12 (15; 18); алюмонитрид титана - 22 (24; 26); диборид хрома - 28 (29;30); смачивающие вещества (никель и хрома вместе взятые в соотношении 2:1) - 5.(8,5;12); поверхностно-активные вещества (обезвоженная бура и хлористый калий вравных соотношениях) - 5 (5,5; 6); флюсы (смесь АНи АНА в соотношении 1:1) - составляли дополнительную часть до 100 в каждом составе,Способ приготовления однородной массы наплавочного материала включает следующие операции: составляющие компоненты смешивают в сухом виде, а затем с водным раствором жидкого стекла (удельный вес 1,191,20), которое составляет 25 . 27от веса сухих компонентов, просушиваются на воздухе 1218 часов при температуре 20 , 22 С, а затем прокаливаются при температуре 300350 С в течение 1,52,0 ч с последующим дроблением до размера зерен 250500 мм,В процессе наплавки приготовленного наплавочного материала на сталь 3 получают надежное их сплавление и наплавленный сплав без пор, раковин и трещин как в самой наплавке, так и в зоне сплавления,Наплавка этого материала дала возможность получить следующие характеристики наплавленного сплава (таблица), которые подтверждаются актом лабораторных испытаний.Как видно из таблицы 1 при нормальных условиях интенсивность изнашивания сплава, полученного наплавкой предлагаемого наплавочного материала, более чем в 45 раз (в зависимости от угла атаки) ниже интенсивности изнашивания сплава, полученного наплавкой КБХ. При температуре испытаний 200: 600 С интенсивность изнашивания сплава в 2 раза ниже интенсивности изнашивания сплава, полученного наплавкой КБХ - прототипа,Твердость наплавленного сплава 83,586,0 НЯА. Оптимальное содержание компонентов соответствует наплавочному материалу 2, при наплавке которого получается сплав с наименьшей интенсивностью изнашивания при различных условиях испытаний.Содержание компонентов менее нижних пределов в наплавочном материале обеспечивает получение структуры сплава с увеличенным объемом легированной металлической связки в виде прослоек значительной толщины и отдельных включений, что придает этим сплавам пониженную твердость и увеличенный износ за счет избирательного разрушения металлосвязки,Содержание компонентов в наплавочном материале выше верхних пределов, указанных в заявляемом решении, обеспечивает получение структуры сплава, 5 - 6 55 2, Состав по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве смачивающего вещества введены никель и хром в соотношении 2:1. в которой наблюдаются разрывы сетки легированной металлосвязки вокруг твердых частиц карбида, борида и алюмонитридатитана, что ведет к выкрашиванию послед 5 них во время изнашивания и снижению износостойкости наплавленного слоя.Оптимальный состав наплавочного материала находится в пределах предлагаемого при однослойной наплавке.10 Результаты интенсивности изнашивания, приведенные в таблице 1, полученыпри испытаниях на воздухоструйной установке производительностью 120 кг/ч приследующих режимах;15 - давление воздуха перед соплом типаЛаваля - 0,5 МПа;- углы встречи (атаки) газоабразивногопотока с поверхностью образца - 30 и 90;- измельчаемый продукт - кварцевый20 песок, размеры зерен которого равны 100500 мкм и твердость 7 по шкале Мооса.Испытания проводились и с подогревомобразцов до температур 200600 С, результаты которых приведены в знаменате 25 ле,Преимущество заявляемого наплавочного материала в сравнении с известныминаплавочными материалами заключается втом, что наплавка его обеспечивает получе 30 ние сплава с относительно низкой интенсивностью изнашивания в различныхусловиях испытаний.Формула изобретения1. Состав наплавочного материала для35 износостойкой злектрошлаковой наплавки,содержащий диборид хрома, карбид циркония, смачивающие вещества, обезвоженную буру и хлористый калий, флюсы АН.и АНА, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,40 с целью повышения износостойкости наплавленного сплава в условиях ударного иударно-скользящего воздействия газообразной струи, он содержит дополнительноалюмонитрид титана при следующем соот 45 ношении компонентов, мас, :Диборид хрома. 28-30Карбид циркония 12-18Алюмонитрид титана 22-26Смачивающие вещества 5 - 1250 Обезвоженная бура ихлористый калий (1;1)Флюсы АНиАНА (1:1) Остальное1759586 Интенсивность изнашивания (см /кг) за 30 с испытаний призглах атаки, г ад Наименование наплавочного материала, марка, состав (мэс. %) Твердость НВА 30 90 1. ЕгС= 12; СгВ 2=28; Т 2 АЮ=22;М+Сг (2.1)=5; КС +МагВ 401 (1:1)=5;флюсы АНи АНА (1:1)- остальное2.7 гС= 15; СгВ 2=29; Т 2 АК=24;ч+Сг (2:1)=8,5; КС +МагВ 407 (1:1)=, 5,5;флюсы АНи АНА(1:1)- остальноеЗ.Ъ"С= 18; СгВ 2=30, Т 2 АК=26;М+Сг 2;1)=12; КС+МагВ 407(1:1)=6; флюсы АНи АНА (1:1)- остальноеКБХ п ототип 83,50 0,041 0,060 0,150,0,171 0,193,0,210 0,040 84,50 0,058 0,1350,141 0,1850,220 0,043 0,062 86,0 0,1730,210 0,180,200,232. 0,250 0,29,0,32 0,42,0,52 7982 0,380,46 СоставительТехред М.Моргентал Корректор В.Петраш Редактор Заказ 3141 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Примечание: В числителе указана интенсивность изнашивания при нормальных температурах, в знаменателе - при температурах 200600 С(средняя величина),