×
20.01.2018
218.016.135c

Шихта порошковой проволоки

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано при наплавке порошковой проволокой рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта порошковой проволоки содержит, мас.%: углерод 1,0-3,6, азотированный феррохром 8,0-20,0, молибден 5,0-21,0, вольфрам 1,0-8,0, ванадий 2,0-6,0, алюминий 1,0-4,5, никель 3,2-20,0, пыль электрофильтров алюминиевого производства 1,0-15,0, железо - остальное. Изобретение обеспечивает повышение механических свойств наплавленного металла, в частности износостойкости и твердости, за счет увеличения количества остаточного аустенита, карбонитридной фазы и эффекта дисперсионного твердения высоколегированного аустенита при отпуске, а также предотвращение образования холодных трещин в процессе многослойной наплавки за счет увеличения количества стабилизированного аустенита в процессе наплавки. 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к производству порошковой проволоки, и может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Известна шихта порошковой проволоки [1], преимущественно для механизированной износостойкой плазменной наплавки в азотсодержащих защитных газовых смесях, содержащая углерод, хром, молибден, вольфрам, ванадий, алюминий, железо и кремнефтористый натрий при соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 1-3,6
Хром 6,5-14,0
Молибден 12,0-21,0
Вольфрам 6,0-21,0
Ванадий 2,0-6,0
Алюминий 1,0-4,5
Кремнефтористый натрий 0,6-12,0
Железо Остальное

Недостатками данной шихты порошковой проволоки являются:

- пониженные механические свойства наплавленного металла, в частности износостойкость и твердость, за счет недостаточной легированности остаточного аустенита;

- плохая устойчивость горения дуги в связи с отсутствием в шихте элементов, облегчающих ионизацию в столбе дуги;

- низкое качество наплавленного металла в связи с порообразованием, связанным с повышенным содержанием водорода;

- возможность образования холодных трещин в процессе многослойной наплавки из-за недостаточного количества стабилизированного аустенита в процессе наплавки и повышенного содержания водорода;

- высокая стоимость процесса наплавки за счет использования дорогостоящих материалов в значительных количествах (хрома, вольфрама и молибдена).

Известна выбранная в качестве прототипа [2] шихта порошковой проволоки, содержащая углерод, хром, молибден, вольфрам, ванадий, алюминий и железо, которая дополнительно содержит никель и пыль электрофильтров алюминиевого производства при соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 1,0-3,6
Хром 6,5-14,0
Молибден 5,0-21,0
Вольфрам 1,0-8,0
Ванадий 2,0-6,0
Алюминий 1,0-4,5
Никель 3,2-20
Пыль электрофильтров алюминиевого производства 1,0-15,0
Железо Остальное

Недостатками данной шихты порошковой проволоки являются:

- пониженные механические свойства наплавленного металла, в частности износостойкость и твердость, за счет недостаточной легированности остаточного аустенита;

- возможность образования холодных трещин в процессе многослойной наплавки из-за недостаточного количества стабилизированного аустенита в процессе наплавки;

- высокая стоимость процесса наплавки за счет использования в значительных количествах дорогостоящих материалов (чистый мелкодисперсный порошок хрома).

Техническими результатами изобретения являются:

- повышение механических свойств наплавленного металла, в частности износостойкости и твердости, за счет увеличения количества остаточного аустенита, карбонитридной фазы и эффекта дисперсионного твердения высоколегированного аустенита при отпуске;

- предотвращение образования холодных трещин в процессе многослойной наплавки за счет увеличения количества стабилизированного аустенита в процессе наплавки;

- снижение стоимости процесса наплавки за счет оптимизации состава шихты.

Для этого предлагается шихта порошковой проволоки, содержащая углерод, молибден, вольфрам, ванадий, алюминий, никель, пыль электрофильтров алюминиевого производства и железо, азотированный феррохром при соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 1.0-3,6
Азотированный феррохром 8,0-20,0
Молибден 5,0-21,0
Вольфрам 1,0-8,0
Ванадий 2,0-6,0
Алюминий 1,0-4,5
Никель 3,2-20,0
Пыль электрофильтров алюминиевого производства 1,0-15,0
Железо Остальное

Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем исходя из качества, получаемого при наплавке металла, стабильности процесса наплавки, предотвращения образования холодных трещин и требуемых механических свойств (твердости и износостойкости).

Стойкость наплавленного металла против образования холодных трещин можно существенно повысить путем регулирования временных напряжений за счет соответствующего выбора химического состава наплавленного металла. От него зависят коэффициент линейного расширения, характер и объемный эффект структурных превращений. Заявляемая шихта порошковой проволоки дополнительно содержит азотированный феррохром, что позволяет повысить содержание азота в наплавленном металле в 1,5-2,0 раза с 0,02-0,04% при наплавке в азотсодержащей защитно-легирующей среде до 0,06-0,08%. Введение в состав наплавленного металла сильного стабилизатора аустенита азота повышает количество остаточного аустенита и уменьшает объемный эффект мартенситного превращения, что уменьшает вероятность образования холодных трещин.

Введение азотированного феррохрома в состав шихты позволяет увеличить количество остаточного аустенита и карбонитридной фазы. Получение наплавленного металла повышенной твердости и износостойкости достигается 3-4-кратным высокотемпературным отпуском остаточного аустенита при 560-580°C. При отпуске азот выделяется из мартенсита, переходя как в цементитный карбид, так и в карбиды легирующих элементов, и образует нерастворимые мелкодисперсные нитриды и карбонитриды. Азот, увеличивая количество карбонитридной фазы и устойчивость против обратимого разупрочнения, повышает твердость и износостойкость. Износостойкость улучшается из-за увеличения количества выделяющихся фаз-упрочнителей. Твердость наплавленного металла возрастает на 1-2 HRC, но при этом значительно повышается износостойкость.

Для изготовления шихты порошковой проволоки использовали феррохром низкоуглеродистый азотированный марок ФХН400А и ФХН600А, содержащий не менее 60-65% хрома и не менее 4,0-6,0% азота (ГОСТ 4757-91). Изменение содержания феррохрома в составе заявляемой шихты производилось с учетом получения высококачественного наплавленного металла (стабильное горение дуги, хорошее формирование, плотный наплавленный металл без трещин, пор и неметаллических включений), при этом учитывалось содержание остальных компонентов. Порошковая проволока изготавливалась из стальной холоднокатаной ленты 08кп (оболочка) размером 15×0,8 мм. Шихта перемешивалась в специальном приспособлении для получения однородной массы. Порошковая проволока прокаливалась для удаления влаги при температуре 250-350°C. Коэффициент заполнения составлял 0,32-0,33, диаметр готовой проволоки - 3,7 мм. Порошковой проволокой с предложенной шихтой производилась плазменная наплавка заготовок рабочих валков с диаметром рабочей части 150 мм, длиной 425 мм. Наплавка производилась в азотсодержащей защитно-легирующей среде на следующих режимах:

Сварочный ток 160-170 А
Напряжение дуги 50-60 В
Скорость наплавки 11 м/ч
Скорость подачи порошковой проволоки 47 м/ч
Длина дуги 20 мм
Смещение с зенита 20 мм
Защитный газ азот
Плазмообразующий газ аргон

Наплавка производилась с регулируемым низкотемпературным подогревом выше температуры начала фазовых превращений и составляла 200-250°C.

В процессе наплавки проводилась экспертная оценка стабильности горения дуги, качества формирования наплавленного металла. Наличие трещин в процессе наплавки оценивали визуально, после наплавки наличие трещин, пор и неметаллических включений оценивали ультразвуковым и магнитопорошковым методами, а также на металлографических шлифах. Содержание водорода и азота в наплавленном металле определялось методом вакуум-нагрева на установке Баталина и на эксхалографе ЕАН-220 фирмы «Бальцерс». Содержание водорода находилось в пределах 0,3-0,6 см3/100 г наплавленного металла при допустимом содержании водорода в высоколегированном наплавленном металле до 2 см3/100 г металла. Твердость наплавленного металла контролировалась непосредственно после наплавки и после проведения четырехкратного часового отпуска при температуре 580°C. Твердость наплавленного металла после наплавки составляла 52-56 HRC, после четырехкратного часового отпуска при 580°C возрастала до 63-67 HRC. Дефекты (трещины, поры и неметаллические включения) при наплавке порошковой проволокой с шихтой заявляемого состава, содержащей азотированный феррохром, не обнаружены.

Эффективность работоспособности образцов при ускоренных испытаниях на лабораторной установке оценивалась по величине износа, которая определялась по потере массы (ΔQ) образцов в процессе работы до появления первых дефектов (трещин и сколов). На лабораторной установке испытывались шесть варианта дисков, вырезанных из наплавленных заготовок. В качестве наплавочного материала использовали порошковые проволоки, состав шихты которых приведен в таблице 1. Скорость вращения испытуемых образцов составляла 1000 об/мин, а нагрузка в зоне контакта - 1000 МПа, что соответствовало режимам прокатки в реальных производственных условиях. Стойкость до разрушения образцов, наплавленных по первому варианту (прототип), составляет (25-45)*105 циклов нагружения против (50-75)*105 циклов нагружения у образцов, изготовленных с применением шихты заявляемого состава. Потери в весе в зависимости от числа циклов нагружения у образцов с заявляемой шихтой снизились также в 1,5-2,0 раза.

Исследовались 6 вариантов составов шихты (таблица 1) порошковой проволоки, мас.%: 1 - прототип; 2 - нижний предел заявляемой шихты; 3 - среднее содержание состава заявляемой шихты; 4 - верхний предел заявляемой шихты; 5 - нижний заграничный состав; 6 - верхний заграничный состав.

Влияние изменения химического состава на технологические свойства и механические характеристики наплавленного металла приведено в таблице 2. В строке 3 указана твердость наплавленного металла после высокотемпературного отпуска.

Использование заявляемого состава шихты порошковой проволоки по сравнению с базовым составом (прототип) позволяет:

1. Повысить качество наплавленного металла за счет снижения предотвращения образования холодных трещин.

2. Повысить твердость наплавленного металла до HRC 65-67.

3. Повысить износостойкость в 1,5-2,0 раза.

4. Снизить себестоимость изготовления порошковой проволоки за счет оптимизации ее состава.

Источники информации

1. А.с. СССР 623486, кл. В23К 35/36.

2. Патент РФ №2492981, кл. В23К 35/36.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 44.
27.01.2013
№216.012.2013

Устройство для электровзрывной обработки поверхности материалов

Изобретение относится к устройству для электровзрывной обработки поверхности материалов. Устройство содержит источник постоянного напряжения для заряда конденсаторной батареи, коммутирующее устройство, силовую батарею конденсаторов, производящую разряд для взрыва фольги, разрядное устройство,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473712
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.04.2013
№216.012.3385

Композиционный электрически взрываемый проводник для электровзрывного напыления покрытий или электровзрывного легирования поверхности металлов и сплавов

Проводник состоит из оболочки и сердечника, выполненного в виде порошка. Оболочка состоит из двух слоев электрически взрываемой плоской фольги массой 60…360 мг. Масса сердечника составляет 0,5…2,0 массы фольги. Техническим результатом изобретения является улучшение качества композиционных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478732
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.08.2013
№216.012.5d56

Способ электровзрывного напыления композитных покрытий системы, tib-cu на медные контактные поверхности

Способ предназначен для электровзрывного напыления покрытия системы TiB-Cu на медных контактных поверхностях. Внутри двухслойной фольги из меди размещают порошковую навеску из диборида титана. Осуществляют электрический взрыв фольги с формированием импульсной многофазной плазменной струи....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489515
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.09.2013
№216.012.6ac2

Шихта порошковой проволоки

Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта порошковой проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 1-3,6; хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492981
Дата охранного документа: 20.09.2013
10.11.2013
№216.012.7e2f

Способ электровзрывного напыления композиционных покрытий системы al-tib на алюминиевые поверхности

Изобретение относится к области нанесения покрытий, а именно к электровзрывному напылению композиционных покрытий системы Al-TiBна алюминиевые поверхности. Технический результат - повышение износостойкости и микротвердости покрытия, увеличение его адгезии к основе. Способ включает размещение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497976
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.06.2014
№216.012.cc2a

Способ электровзрывного напыления композиционных износостойких покрытий системы tic-mo на поверхности трения

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на поверхности трения. Способ включает размещение порошковой навески из карбида титана между двумя слоями молибденовой фольги, электрический взрыв фольги с формированием импульсной многофазной плазменной струи, оплавление плазменной струей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518037
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.01.2015
№216.013.1873

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе углеродистого молибдена, молибдена и меди на медные электрические контакты

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе молибдена, углеродистого молибдена и меди, которые могут быть использованы в электротехнике как электроэрозионно-стойкие покрытия с высокой адгезией с основой на уровне когезии. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537687
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1e1e

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе диборида титана и меди на медные электрические контакты

Изобретение относится к формированию покрытий на медных электрических контактах и может быть использовано в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539138
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.04.2015
№216.013.381c

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе молибдена и меди на медные электрические контакты

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе молибдена и меди, которые могут быть использованы в электротехнике в качестве электроэрозионностойких покрытий с высокой адгезией с основой на уровне когезии. Способ включает электрический взрыв...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545852
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3c5b

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе вольфрама и меди на медные электрические контакты

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе вольфрама и меди, которые могут быть использованы в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546939
Дата охранного документа: 10.04.2015
Показаны записи 1-10 из 22.
10.06.2014
№216.012.cc2a

Способ электровзрывного напыления композиционных износостойких покрытий системы tic-mo на поверхности трения

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на поверхности трения. Способ включает размещение порошковой навески из карбида титана между двумя слоями молибденовой фольги, электрический взрыв фольги с формированием импульсной многофазной плазменной струи, оплавление плазменной струей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518037
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.10.2015
№216.013.8749

Флюс для сварки и наплавки

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке и наплавке легированных сталей под флюсом. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали 30,0-50,0 и жидкое стекло 50,0-70,0. Ковшевой шлак производства рельсовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566236
Дата охранного документа: 20.10.2015
10.02.2016
№216.014.c2b0

Образец для испытания на прочность при нагреве прямым пропусканием тока

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к высокотемпературным испытаниям на прочность, и может быть использовано при исследовании свойств наплавленного металла, обладающего высокой твердостью, на установках тепловой микроскопии. Образец выполнен в виде стержневой рабочей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574233
Дата охранного документа: 10.02.2016
10.04.2016
№216.015.2c18

Шихта порошковой проволоки

Изобретение может быть использовано при наплавке порошковой проволокой рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта порошковой проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579328
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.05.2016
№216.015.3b36

Способ нанесения износостойких покрытий на основе диборида титана и никеля на стальные поверхности

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на металлические поверхности с использованием концентрических потоков энергии, которые могут быть использованы в горнодобывающей и других отраслях промышленности. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583228
Дата охранного документа: 10.05.2016
10.05.2016
№216.015.3c57

Способ нанесения износостойких покрытий на основе диборида титана и молибдена на стальные поверхности

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на металлические поверхности с использованием концентрированных потоков энергии и может быть использовано в горнодобывающей и других отраслях промышленности. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583227
Дата охранного документа: 10.05.2016
25.08.2017
№217.015.bf83

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе вольфрама, меди и никеля на медные электрические контакты

Изобретение относится к области получения электрических контактов, в частности к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе вольфрама, никеля и меди, которые могут быть использованы в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617190
Дата охранного документа: 21.04.2017
26.08.2017
№217.015.d8e7

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе молибдена, меди и никеля на медные электрические контакты

Изобретение относится к формированию на поверхности медных электрических контактах покрытий и может быть использовано в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623546
Дата охранного документа: 27.06.2017
26.08.2017
№217.015.d927

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе хрома, карбидов хрома и меди на медные электрические контакты

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на металлические поверхности с использованием концентрированных потоков энергии и может быть использовано в электротехнике. Способ нанесения электроэрозионного покрытия системы медь – хром, содержащего карбиды хрома, на медные электрические...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623548
Дата охранного документа: 27.06.2017
26.08.2017
№217.015.df82

Флюс для сварки и наплавки

Изобретение может быть использовано для электродуговой сварки под флюсом, в частности для сварки и наплавки легированных сталей. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали 30,0-50,0, пылевидные отходы производства алюминия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625153
Дата охранного документа: 11.07.2017
+ добавить свой РИД