Порошок для электроконтактной приварки

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ПОРОШОК ДЛЯ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ПРИВАРКИ(71) Заявитель Полоцкий государственный университет(73) Патентообладатель Полоцкий государственный университет(57) Порошок для электроконтактной приварки, каждая частица которого содержит ядро и борсодержащую диффузионную оболочку, отличающийся тем, что в качестве ядра взяты частицы железного порошка несферической формы, а борсодержащая диффузионная оболочка состоит из боридов 2 В при следующем соотношении компонентов состава порошка, мас.В 1-6 железный порошок остальное.(56) 1. Основные виды продукции Торезского завода наплавочных твердых сплавов. -Донецк. Облполиграфиздат, 1987. 2. А.с. СССР 1638657, МПК В 23 К 35/36, 1993 (прототип). 3.,,- //7-. - , , 11-14, 1990. - , 1990 1. - . 201-209. 4. Чернявский К.С. Стереология в металловедении. - М. Металлургия, 1977. - С 280. 5. Ткачев В.Н. и др. Методы повышения долговечности деталей машин. - М. Машиностроение, 1971. - С 272. Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к наплавочным материалам в виде порошков, и может найти применение при производстве и использовании материалов для защитных покрытий с высокой износостойкостью и малой пористостью. Известны порошковые смеси для защитных покрытий на основе железа ФБХ-2-6 (тип 400 Х 30 Г 4 Р 1 С,ГОСТ 11547-75), выпускаемые Торезским заводом наплавочных твердых сплавов, имеющие следующий химический состав (мас. ) 1 С-3,55,5-2,55,6- не более 0,4 Р - не более 0,3- остальное. Указанная порошковая смесь предназначена для получения износостойких слоев на деталях машин и механизмов,работающих в условиях абразивного изнашивания с умеренными ударными нагрузками. Низкая пластичность полученного покрытия, высокая твердость в сочетании с большим содержанием хрома и недостаточным сцеплением с 2954 1 основным металлом являются причиной пониженного сопротивления ударам и склонности к трещинообразованию наплавленного покрытия. Наличие в смеси компонентов, имеющих различные магнитные свойства, приводит к сегрегации последних при электроконтактной приварке, что снижает защитные свойства формируемого покрытия. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является состав порошка для наплавки 2. Он состоит из сплава ПР-10 Р 6 М 5 и характеризуется тем, что каждая частица порошка имеет борсодержащую диффузионную оболочку при следующем соотношении компонентов состава порошка, мас.В-212 ПР-10 Р 6 М 5 - остальное. Борсодержащая диффузионная оболочка состоит из двух слоев. Наружный слой образован легированным боридом железа . Во внутреннем слое находятся боридные, борокарбидные, бороцементитные фазы состава 2 и е 3(С,В). Оттесненный при ХТО боридным слоем углерод выделяется в ядре в виде карбидных включений на фоне мартенситной матрицы. Процесс электроконтактной приварки, основанный на динамическом уплотнении наносимого порошка, с пропусканием электрического тока, позволяет сформировать покрытие из порошка. Однако покрытие получается пористым, с отслаивающимися участками. Это связано с тем, что наружный высокобористый слой в участках локального контакта частиц, имея высокую температуру плавления, плохо оплавляется (Тпл 1407 С). Высокая твердость ядра обусловливает низкую прессуемость порошка. Сферическая форма наносимого порошка способствует образованию арочного эффекта и плохо поддается прессованию. Все вышеизложенное приводит к высокой пористости полученного покрытия. Известно, что для обеспечения высоких триботехнических характеристик композиционного материала необходимо наличие высокопластичной матрицы в сочетании с достаточной твердостью упрочняющих фаз. Необходимо отметить, что релаксирующая способность матрицы, при прочих равных условиях, с уменьшением твердости увеличивается, а следовательно, повышается износостойкость материала. Для рассматриваемого материала относительно высокая твердость мартенситной матрицы Нм 3,5-8 МПа является фактором, снижающим износостойкость. Поэтому потенциальные возможности композиционного материала в данном случае являются до конца не использованными. Повышенная пористость покрытия также снижает износостойкость последнего. Таким образом, наличие высокобористой тугоплавкой оболочки, высокая твердость, низкая пластичность ядра и сферическая форма частиц обусловливают пористость и низкую износостойкость покрытий. Задачей настоящего изобретения является повышение износостойкости и уменьшение пористости покрытий. Решение задачи состоит в том, что порошок для электроконтактной приварки содержит ядро и борсодержащую оболочку, причем в качестве ядра взят железный порошок с минимальным количеством легирующих элементов и несферической формы (например, ПЖР 3.200.28 ГОСТ 9849-86), а борсодержащая диффузионная оболочка состоит из боридов 2 при следующем соотношении компонентов порошка, мас.В-16 железный порошок - остальное. Наличие у частиц ядра из железного порошка позволяет улучшить прессуемость за счет снижения твердости. Несферическая форма частиц также способствует повышению плотности покрытия и снижению его пористости,так как создает малые сопротивления прессованию. Мягкая, пластичная матрица из железного порошка (Нм 1,31,6 Гпа) повышает релаксирующую способность покрытия. В сочетании с твердыми упрочняющими фазами она обеспечивает повышение износостойкости. Гетерогенность покрытия возрастает, триботехнические характеристики увеличиваются. Диффузионная оболочка, состоящая только из боридов 2, обладает низкой температурой плавления(Тпл 2-1177 С). Поэтому процессы локального сплавления микрообъемов частиц при электроконтактной приварке протекают более интенсивно. Образующаяся в результате легкоплавкая эвтектика системы е 2 В способствует образованию беспористого покрытия и улучшению сцепления покрытия с подложкой. Введение в состав порошка бора менее 1 не обеспечивает повышения износостойкости, так как образуется незначительное количество избыточных фаз. В случае, когда содержание бора в порошке превышает 6, происходит интенсивное растрескивание покрытия как в процессе приварки, так и дальнейшей эксплуатации. Известно, что для композиционных борсодержащих материалов оптимальное с точки зрения износостойкости количество избыточных фаз должно составлять 4070 . В данном случае превышение количества боридных фаз сверх оптимального приводит к снижению износостойкости. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый порошок отличается от известного тем, что в качестве ядра взят железный порошок, борсодержащая оболочка состоит только из боридов 2, а порошок имеет несферическую форму. Анализ известных материалов, используемых для получения износостойких покрытий, показывает, что наличие борсодержащей диффузионной оболочки является известным решением. Однако наличие в оболочке только боридов 2 является неизвестным решением. Авторами не обнаружено использования в качестве ядра железного порошка и применения порошка несферической формы. Необходимо отметить, что для существующих порошков одной из важных технологических характеристик является текучесть, лимитируемая сферичностью порошка. Поэтому несферичность рассматривается как недостаток, ухудшающий свойства порошка и покрытия. Для заявляемого порошка несферическая фор 2 Фазовый состав диффузионного слоя ма является преимуществом, позволяющим повысить как качество покрытия, так и его триботехнические характеристики. Все вышеизложенное позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между признаками и достигаемыми результатами в заявляемом решении. Сущность заявляемого изобретения поясняется примерами 1-7, результаты которых приведены в таблице. Порошок заявляемого химического, фазового состава и структуры получали методами диффузионного легирования бором 3. Нанесение покрытий осуществляли методом электроконтактной приварки на установке 011-1-10 ВНПО Ремдеталь. Количество исследованных образцов в каждом примере - 3. Приварка производилась на детали типа вал с последующим врезанием плоских образцов. Структуру нанесенных покрытий исследовали на металлографическом микроскопе 7321. Микротвердость измеряли на микротвердомере ПМТ-3. Пористость покрытий определяли на шлифах при помощи структурного анализатора 4. Испытания на износостойкость проводили на модернизированной машине трения СМЦ-2 по методу Шкоды-Савина 5. Фазовый состав порошков определяли рентгеновским фазовым анализом на установке ДРОН-1. Из данных, приведенных в примерах 3-6 таблицы 1, следует, что использование для ядра частиц железного порошка несферической формы и наличие в диффузионном слое только боридов 2 позволяет снизить пористость покрытия в 2,78,6 раза и повысить износостойкость в 1,41,7 раза. Введение бора в состав порошка является наиболее эффективным в диапазоне 16 массы. При введении бора менее 1 не наблюдается существенного повышения износостойкости, а при введении более 6 к указанному недостатку добавляется растрескивание покрытия вследствие недостаточной пластичности последнего. Использование заявляемого изобретения позволит повысить износостойкость покрытий, исключив растрескивание и уменьшив пористость. Необходимо отметить, что указанный результат обеспечивается при снижении затрат на материал, так как железный порошок значительно дешевле порошка высоколегированной стали ПР-10 Р 6 М 5. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.