наплавочный сплав на основе хрома

Формула изобретения

НАПЛАВОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ХРОМА, содержащий бор, углерод и серу, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и обеспечения однородной структуры, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Бор 13,0 - 25,0

Углерод 0,1 - 4,4

Сера 0,01 - 0,04

Хром Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к наплавочным сплавам для чугунов и сталей.

Известен сплав КБХ, применяемый для защиты от абразивного воздействия и содержащий компоненты, мас % : Хром 45-52 Бор 0,5-1,0 Кремний 0,7-1,4 Углерод 4,5-5,5 Железо Остальное (см. обзорная информация ЦНИИЦВЕТМЕТ "Газотермическое напыление износостойких металлических покрытий на быстроизнашивающиеся детали оборудования", 1979 г, с. 21-24).

Физико-механические свойства сплава: микротвердость 950-1150 кгс/мм², время полного истирания покрытия толщиной 2 мм, полученного напылением данного сплава на стальные пластинки, составляет не более 450 ч. Твердость железо-хром-углеродистой основы не превышает 1300 кгс/мм².

Известен наплавочный сплав на основе хрома (авт. св. N 273974, кл. C 22 C 28/00, 1987), содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%: Углерод 13,4-17,0 Бор 2,0-20,0 Хром Остальное

Основным недостатком при наплавке данного сплава является сильное разбрызгивание материала за счет угара углерода и образование СО. Применение защитных атмосфер сложно и экономически не оправдано.

Кроме того, высокое содержание в сплаве углерода приводит к наличию большого количества серы более 0,1%, что недопустимо из-за выделения вредных для здоровья газов.

Выделение оксида углерода способствует образованию значительного количества микротрещин в наплавленном слое и приводит к образованию в наплавленном слое двойных карбидных структур: бор-хром-углерод и хром-углерод. И, как следствие, имеет место большой перепад по микротвердости на наплавленной поверхности, что приводит к неравномерному износу деталей и узлов.

Целью изобретения является получение однородной износостойкой наплавленной поверхности, повышение износостойкости и улучшение условий труда.

Цель достигается тем, что сплав на основе хрома, содержащий углерод, бор и серу, отличается от известного сплава тем, что содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Углерод 0,1-4,4 Бор 13-25 Сера 0,01-0,04 Хром Остальное

В сплаве наличие углерода и бора в заявляемых пределах способствует образованию в сплаве однофазной структуры борида хрома (CrB) с твердостью выше 2000 кгс/мм². Содержание бора менее 13% приводит к получению в сплаве углерода более 4,4%, а более 25% - не способствует понижению углерода менее 0,1%. Содержание углерода в пределах 0,1-4,4% обеспечивает стабильное горение дуги без заметного разбрызгивания металла.

Пример конкретного выполнения. Предложенный сплав получали в рудно-термической печи восстановлением окислов хрома и бора сажей, затем полупродукт подвергали измельчению, отмывке водой или отдувке воздухом. Изготавливали наплавочный сплав - наплавочную ленту с использованием в качестве оболочки никеля, электродуговой наплавкой наносили покрытие толщиной до 5 мм, на стальные пластинки толщиной 20 мм.

Абразивные испытания проводили при давлении воздуха (газа) перед соплом 4 10⁵ H/м², при температуре газовой струи - 673^оС, концентрации абразива в потоке (по массе) 10% , расстоянии от сопла 3,0...3,2 мм, скорость абразивных частиц на срезе сопла 100 м/с.

В таблице приведены химический и структурный составы заявляемого сплава (варианты 1, 2, 3), сплава, компоненты которого выпадают из заявляемых пределов (варианты 4 и 5), и сплава по прототипу (вариант 6), микротвердость, время истирания покрытий.

Металлургические исследования показали, что структурный состав наплавляемого слоя практически однородный с микротвердостью 2160...2240 кгс/мм² и состоит из боридов хрома. Из приведенных данных следует, что предложенный сплав обладает более высокими стабильными показателями по износостойкости в сравнении с известными. Кроме того, позволяет уменьшить содержание серы и улучшить условия труда. Содержание углерода в пределах 0,1-4,4 обеспечивает стабильное горение дуги без заметного разбрызгивания металла.