Состав электродного покрытия

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Астрейко Людмила Александровна Игнатович Зоя Владимировна Клюшня Олег Владимирович Михович Анна Ивановна Каравый Павел Владимирович Олешкевич Дмитрий Анатольевич Бетанова Вера Николаевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Электродное покрытие для износостойкой наплавки, содержащее ферромарганец, ферросилиций, графит, рутил, каолин, мрамор и целлюлозу, отличающееся тем, что дополнительно содержит порошковый композиционный материал, включающий карбиды и бориды вольфрама, титана и хрома, и тальк при следующем соотношении компонентов,мас.ферромарганец 10,0-15,0 ферросилиций 1,0-3,0 графит 0,5-1,0 рутил 45,0-53,0 каолин 2,0-7,0 мрамор 10,0-18,0 целлюлоза 1,0-2,0 порошковый композиционный материал 4,0-7,0 тальк 5,0-15,0. Изобретение относится к области ручной дуговой сварки и касается составов специальных электродных покрытий для восстановления (упрочнения) поверхности деталей,работающих в условиях абразивного износа. Известно электродное покрытие для износостойкой наплавки 1, содержащее следующие компоненты, мас.слюда 2-4 каолин 2-6 целлюлоза 1-4 11374 1 2008.12.30 мрамор 3-7 рутил 15-20 хром 10-14 молибден 1-5 ферромарганец 5-9 ферротитан 1-6 ферросилиций 1-4 графит 1-3 железный порошок остальное. Комплексный раскислитель состоит из смеси порошков графита, марганца, ферросилиция и ферротитана, взятых в равных процентных соотношениях. Композиционный упрочнитель (хром, рутил) представляет собой гранулы, состоящие из диборидов хрома и титана. К недостаткам известного покрытия можно отнести высокую температуру плавления образующейся шлаковой фазы (1500-1550 С), а также высокую стоимость исходных компонентов. Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в оптимизации состава шлакообразующей части покрытия для понижения температуры плавления шлака до 1200-1300 С и повышении износостойкости наплавляемого металла в условиях абразивного изнашивания при одновременном уменьшении стоимости самого электродного покрытия. Технический результат достигается тем, что в электродное покрытие, содержащее ферромарганец, ферросилиций, рутил, каолин, мрамор и целлюлозу, дополнительно вводят порошковый композиционный материал, включающий карбиды и бориды вольфрама,титана, хрома, и тальк при следующем соотношении компонентов, мас.ферромарганец 10-15 ферросилиций 1,0-3,0 графит 0,5-1,0 рутил 45-53 каолин 2-7 тальк 5-15 мрамор 10-18 целлюлоза 1-2 порошковый композиционный материал (карбиды , , ) 4-7. Порошковый композиционный материал содержит в своем составе , ,в виде карбидов, боридов различного стехиометрического состава и получен методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из рудного сырья и вторичных материалов, что позволяет снизить его стоимость. Хром и вольфрам являются карбидообразующими элементами в предложенном электродном покрытии и вводятся через порошковый композиционный материал, который обеспечивает в наплавленном металле содержание хрома, оптимальное для образования карбидов и карбоборидов хрома, а также для образования смешанных вольфрам-хромовых карбидов. Уменьшение содержания хрома в наплавленном металле приводит к снижению стойкости в условиях абразивного износа. Увеличение содержания хрома, вольфрама или титана приводит к изменению их соотношения в слое и ухудшению его износостойкости. Введение ферромарганца в покрытие способствует легированию и повышению пластичности наплавленного металла, в том числе и путем образования легированного цементита. Содержание ферромарганца в электродном покрытии менее 10,0 мас.неэффективно,повышение содержания свыше 15,0 мас.приводит к росту зерна и повышению хрупкости наплавленного металла. 2 11374 1 2008.12.30 Содержание графита определяется его количеством, необходимым для протекания реакции образования карбидов хрома, вольфрама, титана, а также для оптимального легирования наплавленного металла углеродом, необходимым для формирования износостойкой структуры матрицы. При содержании графита в электродном покрытии менее 0,5 мас.снижается количество карбидов в наплавленном металле и происходит снижение твердости основы. Увеличение содержания графита в электродном покрытии более 1,0 мас.приводит к дисбалансу карбидной фазы, что приводит к повышенному износу за счет выкрашивания карбидов. Введение ферросилиция в покрытие способствует раскислению металла шва и его высокому качеству. Содержание ферросилиция в электродном покрытии менее 1,0 мас.недостаточно для полного раскисления при заданном соотношении компонентов в составе покрытия электрода, повышение содержания свыше 3,0 мас.неэффективно. Содержание шлакообразующих (рутила, мрамора, каолина, талька) и газообразующих(целлюлоза) компонентов покрытия выбрано в пределах, обеспечивающих минимальную температуру плавления шлаковой фазы и необходимую газовую защиту при сварке и наплавке. Изменение содержания указанных компонентов вне указанных пределов изменяет их равновесный баланс и приводит как к резкому повышению температуры плавления, так и нарушению вязкости и величины поверхностного натяжения на границе шлак-металл. Уменьшение содержания мрамора приводит к снижению защитных функций покрытия. Кроме того, каолин, тальк и целлюлоза в заданных пределах обеспечивают высокую технологичность изготовления электродов. При опытно-промышленном опробовании покрытия были изготовлены партии электродов, в качестве стержня использовалась проволока типа Св 08. Изготовление электродов осуществлялось с применением лабораторного обмазочного пресса фирмы Велма. Конкретные составы электродного покрытия представлены в табл. 1. Таблица 1 Состав электродного износостойкого покрытия Наименование компонента Ферромарганец Ферросилиций Графит Рутил Каолин Тальк Мрамор Целлюлоза Порошковый композиционный материал Композиционный упрочнитель Плавиковый шпат Никелевый порошок Комплексный раскислитель Порядковый номер и состав электродного покрытия 1 17 3 2 40 8 15 10 2 Сравнительную износостойкость наплавленного металла определяли на машине Х-4 Б по отношению к отожженной стали 45. Полученные результаты представлены в табл. 2. 11374 1 2008.12.30 Таблица 2 Свойства наплавочного материала Порядковый номер состава электродного покрытия 1 2 3 4 прототип Из данных, приведенных в табл. 2, видно, что наиболее высокой износостойкостью обладает наплавочный материал состава 3 (оптимальный состав). Наплавочные материалы составов 2 и 4 характеризуются достаточно высокой износостойкостью, а состав покрытия 1 значительно уступает по сравнительной износостойкости наплавленного слоя. Из анализа данных следует, что использование предлагаемого электродного покрытия позволяет получить наплавленный металл с высокими показателями износостойкости. Разработанный состав электродного покрытия для износостойкой наплавки является экономически эффективным и позволяет повысить износостойкость наплавленного металла. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4