способ формирования износостойких, жаростойких покрытий

Формула изобретения

Способ формирования износостойких, жаростойких покрытий на поверхности деталей из углеродистых или низколегированных сталей, включающий электродуговую наплавку в среде защитных газов с использованием присадочной проволоки из алюминия или алюминиевых сплавов, отличающийся тем, что процесс наплавки проводят при режимах, обеспечивающих получение покрытия из твердого раствора алюминия в железе с неравновесной структурой, а затем проводят термическую обработку для формирования покрытия на основе интерметаллидной фазы Fe₃Al с содержанием алюминия 20-25 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при получении износостойких, жаростойких покрытий на деталях из углеродистых и низколегированных сталей.

Известен способ наплавки ("Способ наплавки." SU 158785 А, 12.11.1963. Бюллетень № 22). По этому способу в качестве наплавляемого материала используют алюминиевую проволоку, процесс наплавки проводят по слою флюса с предварительным введением в разделку ниобия.

Известен также способ электродуговой наплавки износостойких покрытий ("Способ электродуговой наплавки износостойких покрытий." Патент на изобретение № 2327551), который принят за прототип. По этому способу в качестве наплавляемого материала используется алюминиевая проволока или проволока из алюминиевых сплавов, процесс наплавки проводится в среде защитных газов на режимах, обеспечивающих получение покрытия с содержанием алюминия 20-40% (по массе).

Однако недостатком данных способов является высокая стоимость легирующего элемента и ограниченная износостойкость и жаростойкость наплавленных слоев.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение эксплуатационных свойств наплавленных слоев и снижение их стоимости. Сущность способа заключается в формирования износостойких, жаростойких покрытий на поверхности деталей из углеродистых или низколегированных сталей, включающий электродуговую наплавку в среде защитных газов с использованием присадочной проволоки из алюминия или алюминиевых сплавов. В отличие от прототипа процесс наплавки проводят при режимах, обеспечивающих получение покрытия из твердого раствора алюминия в железе с неравновесной структурой, а затем проводят термическую обработку для формирования покрытия на основе интерметаллидной фазы Fe₃Al с содержанием алюминия 20-25 мас.%.

Такая совокупность новых признаков с известными позволяет повысить эксплуатационные свойства наплавленных слоев.

Способ формирования покрытий на поверхность деталей из углеродистых и низколегированных сталей, при котором покрытие наплавляется электродуговым способом в среде защитных газов, в качестве присадочного материала используют алюминиевую проволоку или проволоку из алюминиевых сплавов. Процесс наплавки проводят при режимах, обеспечивающих получение покрытия из твердого раствора алюминия в железе с неравновесной структурой. После наплавки проводится термическая обработка для формирования покрытия на основе интерметаллидной фазы Fe₃Al. Покрытие на основе интерметаллидной фазы Fe₃Al отличается высокой жаростойкостью и повышенной износостойкостью. Невысокое содержание легирующих элементов в углеродистых и низколегированных сталях и в проволоках из алюминия и алюминиевых сплавов существенно не изменяет эксплуатационные свойства покрытия.

Примером применения данного способа является способ автоматической аргонодуговой наплавки неплавящимся электродом на пластину из стали Ст3 толщиной 12 мм, при котором в качестве присадочного материала используют алюминиевую проволоку диаметром 1 мм. Наплавку проводят при силе сварочного тока 300 А, скорости наплавки 0,15 м/мин и скорости подачи присадочной проволоки 3,5 м/мин. При таким режимах обеспечивается получение металла шва с неравновесной структурой и содержанием алюминия в пределах 20-25%. После наплавки наплавленное изделие нагревают до 450°С и выдерживают в течение 5 часов. При таких условиях формируется покрытие на основе интерметаллидной фазы Fe₃Al с содержанием алюминия 20-25%, что повышает износостойкость и жаростойкость наплавленных слоев.

Другим примером применения данного способа является аргонодуговая наплавка неплавящимся электродом на пластину из стали 08Г2С толщиной 14 мм, при котором в качестве присадочного материала используют проволоку из сплава АМц диаметром 1,2 мм. Наплавку проводят при силе сварочного тока 320 А, скорости наплавки 0,17 м/мин и скорости подачи присадочной проволоки 3,2 м/мин. При таким режимах обеспечивается получение металла шва с неравновесной структурой и содержанием алюминия в пределах 20-25%. После наплавки наплавленное изделие нагревают до 450°С и выдерживают в течение 5 часов. При таких условиях формируется покрытие на основе интерметаллидной фазы Fe₃Al с содержанием алюминия 20-25%, что повышает износостойкость и жаростойкость наплавленных слоев.

Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.