Электродное покрытие для наплавки литых сталей и чугунов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЭЛЕКТРОДНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ НАПЛАВКИ ЛИТЫХ СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ(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 Чекун Анатолий Эдуардович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Электродное покрытие для наплавки литых сталей и чугунов, содержащее мрамор, рутил и ферротитан, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит оксид железа и порошок меди при следующем соотношении компонентов, мас.рутил 15-25 мрамор 10-20 ферротитан 5-15 оксид железа 20-30 порошок меди 25-35. Изобретение относится к области ручной дуговой сварки и касается составов специальных электродных покрытий для наплавки литых сталей и чугунов. Из известных наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип, является электрод с покрытием 1, содержащим (мас. ) слюда 2-4 каолин 2-6 мрамор 3-7 рутил 15-20 хром 10-14 молибден 1-5 ферромарганец 5-9 ферротитан 1-6 ферросилиций 1-4 графит 1-3 целлюлоза 1-4 железный порошок ост. 11742 1 2009.04.30 Главным недостатком электрода с известным покрытием является то, что при наплавке происходит образование аэрозоля, твердая составляющая которого содержит хром вещество 1 класса опасности (канцероген, способный вызывать аллергические заболевания в производственных условиях). Также к недостаткам электрода можно отнести то, что порошок хрома, применяемый в покрытии, является дорогим и дефицитным, что существенно удорожает известный электрод, и высокая температура плавления образующейся шлаковой фазы (1500-1550 С). Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в оптимизации состава шлакообразующей части покрытия для понижения температуры плавления шлака до 12001300 С с целью улучшения защиты наплавленного металла при одновременном уменьшении стоимости самого электродного покрытия. Технический результат достигается тем, что в электродное покрытие для наплавки литых сталей и чугунов, содержащее мрамор, рутил и ферротитан, дополнительно вводят порошок меди и оксид железапри следующем соотношении компонентов, мас.рутил 15-25 мрамор 10-20 ферротитан 5-15 оксид железа 20-30 порошок меди 25-35. Введение ферротитана в покрытие способствует раскислению наплавленного металла,а также обеспечивает его высокое качество. Содержание ферротитана в электродном покрытии менее 5,0 мас.недостаточно для полного раскисления при заданном соотношении компонентов в составе покрытия электрода, повышение содержания свыше 15,0 мас.неэффективно. Известно 2, 3, что медь обеспечивает эффекты упрочнения в сталях и чугунах,заметно повышает коррозионную стойкость, влияет на антифрикционные свойства и износостойкость чугунов, является элементом-графитизатором и при эвтектической кристаллизации чугуна способствует устранению ледебуритного отбела и измельчению эвтектической структуры. Кроме того, она увеличивает степень перлитизации структуры чугуна и повышает устойчивость и дисперсность эвтектоидного цементита. Упрочняя феррит и перлит, медь повышает прочность и твердость чугуна. Сочетание в структуре сплавов упрочненного медистого перлита, включений графита и медистой фазы оказывает существенное влияние на их трибомеханические свойства. Однако не всегда содержание меди в сплавах находится в оптимальном сочетании с концентрацией других легирующих элементов и углерода. Введение в покрытие порошка меди в количестве 25-35 мас.способствует повышению пластичности, уменьшает вероятность образования трещин в наплавленных слоях. При введении в состав данного покрытия меди менее 25 мас.ухудшается пластичность и повышается твердость на границе сплавления. Введение порошка меди более 35 мас.способствует усилению порообразования в наплавленном металле и необоснованно увеличивает стоимость электрода. Содержание шлакообразующих (рутила, мрамора) компонентов покрытия выбрано в пределах, обеспечивающих минимальную температуру плавления шлаковой фазы и необходимую газовую защиту при наплавке. Изменение содержания указанных компонентов вне указанных пределов изменяет их равновесный баланс и приводит как к резкому повышению температуры плавления, так и к нарушению вязкости и величины поверхностного натяжения на границе шлак-металл. Уменьшение содержания мрамора приводит к снижению защитных функций покрытия. Введение в состав покрытия оксида железа в заданном количестве 20-30 мас.необходимо для улучшения технологических характеристик электродов, т.к. при восстановлении оксида до чистого железа способствует увеличению коэффициента наплавки. 11742 1 2009.04.30 Введение оксида железа менее 20 мас.не обеспечивает повышения коэффициента наплавки, введение более 30 мас.ухудшает свойства металла. 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. Наплавку производили на детали сельскохозяйственных машин из сталей марок 40, 25,40 Х и чугунов марок КЧ 33-8 и СЧ 15. Конкретные составы электродного покрытия представлены в табл. 1. Наплавку электродами с покрытием различного состава, в том числе и принятого за прототип, проводили по ГОСТ 380-94. Твердость основного металла составила 2025 . Таблица 1 Состав электродного покрытия Наименование Порядковый номер и состав электродного покрытия компонента 1 2 3 4 прототип Мрамор 9 10 15 30 5 Рутил 10 25 20 30 Ферротитан 15 20 10 5 Оксид железа 30 20 25 15 Порошок меди 36 25 30 20 20 Плавиковый шпат 10 Полевой шпат 1 Феррованадий 59,5 Поташ 4,5 Полученные результаты представлены в табл. 2. Таблица 2 Свойства наплавочного материала Порядковый номер состава электродного покрытия 1 2 3 Из данных, приведенных в табл. 2, видно, что наиболее оптимальными свойствами обладает наплавочный материал состава 3. Из анализа данных следует, что использование данного электродного покрытия позволяет улучшить качество наплавки, снизить твердость наплавленного металла, получить удовлетворительную обрабатываемость резанием. Разработанный состав электродного покрытия для наплавки литых сталей и чугунов является экономически эффективным. 11742 1 2009.04.30 Источники информации 1. Патент РФ 2148485, МПК В 23 35/365, 2000. 2. Потапов Н.Н., Баранов Д.Н., Каковкин О.С. и др. Сварочные материалы для дуговой сварки Справочное пособие В 2-х т. Т.2 Сварочные проволоки и электроды / Под общ. ред. Н.Н. Потапова. - М. Машиностроение, 1993. - С. 617. 3. Сильман Г.И Камынин В.В., Тарасов А.А. Влияние меди на структурообразование в чугуне // МиТОМ. - 2003. -8. - С. 15-20. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4