состав сплава

Формула изобретения

СОСТАВ СПЛАВА, включающий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, железо, отличающийся тем, что при использовании сплава для наплавки состав содержит дополнительно вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод - 0,10 - 0,18

Кремний - 0,65 - 0,90

Марганец - 0,60 - 0,90

Хром - 13,00 - 18,00

Никель - 1,50 - 3,30

Молибден - 0,10 - 0,35

Вольфрам - 0,20 - 0,50

Железо - Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к материалам для наплавки, и может быть использовано при восстановлении поверхности крупногабаритных изделий, например стальных рабочих валков станов горячей прокатки методом наплавки.

Известен состав [1] металлокерамической ленты, используемой для наплавки, в котором с целью повышения твердости и износостойкости наплавочного металла содержится, мас. углерод 0,3-0,6; кремний меньше 0,3; марганец 2-3; хром 13-16, никель 1,7-4; вольфрам 1,5-4,5; титан 0,3-1,2; железо остальное.

Твердость наплавленного металла составляет 44-50 HRC при нормальной температуре и снижается до 25-30 НRC при температуре 400-500^оС. Из-за существенного снижения твердости при повышении температуры этот сплав мало подходит для наплавки рабочих валков станов горячей прокатки.

Наиболее близким к изобретению является состав [2] содержащий мас. углерод 0,01-0,12; кремний 0,15-1,9; марганец 0,3-2,5; хром 17,5-28,5; никель 2,5-6,0; молибден 0,1-6,0, железо остальное.

Цель изобретения повышение высокотемпературной износостойкости и разгаростойкости.

Это достигается тем, что в составе для наплавки, содержащем железо, углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден и вольфрам, компоненты взяты в следующем соотношении, мас. углерод 0,1-0,18; кремний 0,65-0,9; марганец 0,6-0,9; хром 13,0-18,0; никель 1,5-3,3; молибден 0,1-0,35; вольфрам 0,2-0,5.

Введение вольфрама в сталь повышает физико-механические свойства при повышенной температуре. Однако также известно отрицательное влияние вольфрама на разгаростойкость стали. Причем установлено, что при введении вольфрама в сплав заявленного состава в количестве, не превышающем 0,5% ее разгаростойкость не уменьшается, а при введении менее 0,2% не проявляются легирующие свойства.

С другой стороны, при замене части молибдена на вольфрам (в количестве 0,2-0,5% ) в сплаве предложенного состава проявляются особые свойства этого элемента повышается износостойкость наплавленной детали металлургического оборудования за счет более равномерного износа. Это связано с тем, что температура плавления вольфрама очень высока: 3410^оС, что значительно превышает температуру плавления молибдена (2620^оС) и температуру плавления стали в целом ( 1400^оС). Под действием градиента температур атомы вольфрама диффундируют навстречу тепловому потоку к поверхности детали (например, прокатного валка), причем быстрее, чем атомы молибдена, так как выше его температура плавления на 790^оС.

Достигнув поверхности детали, вольфрам повышает степень легирования поверхностного слоя, образует карбид вольфрама WC, который близок по твердости к алмазу, износостоек и тугоплавок. Влияние добавок вольфрама на равномерность износа заключается в следующем. Как известно, детали металлургического оборудования и имеют неравномерный износ. Например, рабочие прокатные валки НШС-2000 горячей прокатки имеют повышенный износ в местах, где проходят края полосы (или сляба). В этом месте валки испытывают повышенное давление и, как следствие, повышается температура поверхности валка, увеличивается градиент температуры и тепловой поток в этом участке, что увеличивает скорость термодиффузии и количества атомов вольфрама на поверхности валка в этой зоне в случае наплавки заявленным составом. В этом месте обнаружено повышенное содержание вольфрама по сравнению с другими участками бочки валка. В результате на этом участке повышается износостойкость и в целом износ бочки валка становится равномерным и отпадает необходимость в проведении глубокой токарной обработки валка для выравнивания его бочки. Повышается стойкость валка в целом.

Установлено, что содержание вольфрама в сплаве менее 0,2% не приводит к повышению износостойкости вследствие его малого количества, а при содержании более 0,5% резко охрупчивается поверхность детали, образуются глубокие трещины разгара, что приводит к повышенному износу и выкрашиванию наплавленного металла, а также увеличению глубины токарной обработки между перевалками, что приводит к снижению стойкости прокатного валка.

Плавки осуществлялись в обычной индукционной печи по известной металлургии технологии, после выплавки полученные материалы протягивались в проволоку сплошного сечения диаметром 5 мм. Осуществлялась многослойная наплавка под флюсом АН-20С на режимах: ток 400 А, напряжение 34 В.

Из наплавленного металла вырезались образцы для замера твердости при повышенных температурах и образцы диаметром 6 мм для определения разгаростойкости.

Разгаростойкость определялась путем нагрева образцов проходящим током до температуры 700^оС и охлаждения водой до температуры 20^оС.

Критерием оценки разгаростойкости являлось количество циклов нагрев-охлаждение до зарождения первой трещины.

В табл. 1 приведены составы испытываемых сплавов, в табл. 2 результаты испытаний.

Как видно из табл. 2 наплавленный металл из заявленного сплава имеет высокую твердость при повышенных температурах и разгаростойкость.