ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА ДЛЯ ДУГОВОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ

Предлагаемая полезная модель относится к области материалов для получения покрытий с применением сварочных процессов, а именно к порошковым проволокам для получения износостойких покрытий с использованием процесса электродуговой металлизации. Нанесение таких покрытий на детали машин осуществляется путем плавления проволоки в электрической сварочной дуге, распыления потоком сжатого газа и осаждения частиц сплава на упрочняемую поверхность.
Порошковые проволоки, аналогичные предлагаемой, известны. К ним относится, в частности, проволока, описанная в статье Борисовой А.Л. с соавторами "Структура и свойства покрытий на основе феррохрома и ферроалюминия, полученных электродуговой металлизацией из порошковых проволок" в журнале "Автоматическая сварка", 1995, №6, с.3-6. Такая проволока состоит из стальной трубки-оболочки и сердечника (шихты), изготовленного из смеси компонентов: феррохрома высокоуглеродистого и ферроалюминия. Проволока изготавливается путем сворачивания ленты в трубку, засыпания в нее шихты и последующего волочения в фильерах до требуемого диаметра. Покрытия, полученные с использованием этой проволоки отличаются высокой твердостью и износостойкостью, что существенно повышает ресурс работы упрочненных деталей. Еще больший эффект дают проволоки, разработанные в более позднее время. В качестве прототипа принята проволока, описанная в статье Похмурского В.И. с соавторами «Порошковые проволоки систем FeCrB+Al и FeCr+Al+C для электродуговой металлизации» в журнале «Автоматическая сварка», 2002, №3, с.32-35). Проволока-прототип как и предлагаемая состоит из стальной оболочки и сердечника, в котором имеются феррохром и алюминий. Структура получаемого из этой проволоки покрытия состоит из мартенсита, остаточного аустенита и карбидов, разрушение которых начинается сразу с начала воздействия внешней по отношению к покрытию рабочей среды. Проволока-прототип не позволяет получать покрытия, структура
и свойства которых рассчитаны на поглощение значительной части энергии, разрушающей покрытие.
Задачей предлагаемой модели является получение проволоки, обеспечивающей в покрытии, кроме мартенсита и карбидов, до 80% метастабильного аустенита, способного превращаться в мартенсит при микропластических деформациях, вызванных рабочим нагруженном. При этом происходит повышение твердости и прочности покрытия без его разрушения в течение длительного времени.
Достигается решение задачи тем, что порошковая проволока содержит стальную оболочку и сердечник из шихты, включающей (в мас.%): феррохром высокоуглеродистый 11-14, алюминиевый порошок 0,8-1,2, ферротитан ФТи-70 2-2,5, а масса сердечника составляет 15-17% по отношению к массе всей проволоки. Это обеспечило улучшение технологических свойств проволоки и служебных свойств напыляемых ею покрытий. Высокая износостойкость сплавов, металлическая основа которых представляет собой преимущественно метастабильный аустенит с дисперсными карбидами, обеспечивается интенсивным упрочнением аустенита под действием рабочего нагружения с образованием α-мартенсита деформации.
α
Предлагаемой проволокой напылили покрытие, которое подвергали рабочему нагружению: сорокакратному обкатыванию металлическим шариком диаметром 10 мм из стали ШХ15 при скорости движения 0,158 м/сек. Нормальная нагрузка, действовавшая на образец, 10Н (удельная нагрузка 1 МПа). Если до испытаний в структуре напыленного покрытия присутствует до 80-70% остаточного аустенита, то после обкатки на рабочей поверхности остается 20-30% аустенита, при этом микротвердость возрастает до 730 МПа. При микрорентгеноструктурном анализе послойно снимали дифрактограммы на аппарате ДРОН - 3 в КСo - излучении.
Предлагаемая проволока обеспечивает получение покрытия со структурой в виде метастабильного хромистого аустенита, содержащего 0,6-0,7% углерода, который формируется в процессе нанесения покрытия и затем превращается в
мартенсит на поверхности изнашивания, создавая высокий уровень упрочнения. Металлографический и рентгеноструктурный анализ фазового состава показал, что в структуре покрытий толщиной около 1 мм, напыленных предложенной проволокой, присутствуют мартенсит и аустенит, карбидные и оксидные фазы. Для изготовления предложенной проволоки используется стальная холоднокатаная лента по ГОСТ 19851-74 из сталей марок 08кп, 08пс.
Доли компонентов шихты в сердечнике проволоки составляют (в % мас. от массы проволоки):
феррохром высокоуглеродистый
марки ФХ-800 по ГОСТ 4757-79
11-14
ферротитан марки Фти70 по ГОСТ 4761-91
2-2,5
алюминиевый порошок АПВ по ТУ 48-5-152-78
0,8-1,2
Размер частиц компонентов шихты, из которой состоит сердечник проволоки, находится в пределах от 50 до 250 мкм. Массовая доля всего сердечника по отношению к массе всей проволоки составляет 15-17%.
Предлагаемая проволока обеспечивает следующие свойства покрытий, получаемых при ее использовании: прочность сцепления покрытия с подложкой 20-30 МПа, пористость - не более 1,5%, микротвердость 570-730 МПа.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает повышенную износостойкость деталей машин в условиях трения металла по металлу и при абразивном воздействии за счет того, что в процессе рабочего нагружения аустенит в напыленном покрытии превращается в мартенсит, при этом поглощается значительная части энергии без разрушения покрытия.