[go: up one dir, main page]

RU2478030C1 - Powder wire for building up - Google Patents

Powder wire for building up Download PDF

Info

Publication number
RU2478030C1
RU2478030C1 RU2011153170/02A RU2011153170A RU2478030C1 RU 2478030 C1 RU2478030 C1 RU 2478030C1 RU 2011153170/02 A RU2011153170/02 A RU 2011153170/02A RU 2011153170 A RU2011153170 A RU 2011153170A RU 2478030 C1 RU2478030 C1 RU 2478030C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal
chromium
heat resistance
deposited metal
wire
Prior art date
Application number
RU2011153170/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Борисович Литвиненко-Арьков
Геннадий Николаевич Соколов
Александр Александрович Артемьев
Владимир Ильич Лысак
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority to RU2011153170/02A priority Critical patent/RU2478030C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2478030C1 publication Critical patent/RU2478030C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to arc surfacing of tools and part operated at high specific pressures and increased temperatures. Powder wire consists of low-carbon steep shell and powder fusion mix at the following ratio of components in wt %: chromium - 20.0-23.0, nickel - 6.0-8.0, ferromolybdenum - 8.0-9.0, ferrotitanium -0.2-0.6, nitrided chromium - 2.0-3.0, ultrafine powder of titanium carbonitride - 0.2-0.6, sodium fluorosilicate - 0.8-1.0, iron -1.3-9.3, shell low-carbon steel making the rest. Said ultrafine powder of titanium carbonitride features particle size of 0.01-0.1 mcm.
EFFECT: higher heat resistance of built-up metal, reduced resource intensity of building up.
2 dwg, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к наплавочным материалам, в частности к порошковым проволокам для дуговой наплавки в защитных газах инструмента и деталей, работающих при больших удельных давлениях и повышенных температурах.The invention relates to surfacing materials, in particular to flux-cored wires for arc welding in protective gases of tools and parts operating at high specific pressures and elevated temperatures.

Известна порошковая проволока (патент RU №1769481, В23К 35/368, опубл. 30.08.1994 г.) для наплавки деталей, работающих в условиях термомеханического циклического нагружения, состоящая из малоуглеродистой оболочки и порошкообразной шихты, содержащей графит, никель, алюминий, железо, а также ферросплавы хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, кремния, марганца, титана и церия при следующем соотношении компонентов, масс.%:Known flux-cored wire (patent RU No. 1769481, V23K 35/368, publ. 08/30/1994) for surfacing parts operating under thermomechanical cyclic loading, consisting of a low-carbon sheath and a powder mixture containing graphite, nickel, aluminum, iron, and also ferroalloys of chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, silicon, manganese, titanium and cerium in the following ratio of components, wt.%:

графитgraphite 0,4…0,70.4 ... 0.7 феррохромferrochrome 15,8…19,615.8 ... 19.6 ферромолибденferromolybdenum 8,1…10,38.1 ... 10.3 ферровольфрамferro-tungsten 1,1…1,81.1 ... 1.8 феррованадийferrovanadium 2,8…3,52.8 ... 3.5 ферросилицийferrosilicon 1,3…2,11.3 ... 2.1 ферромарганецferromanganese 1,3…2,71.3 ... 2.7 ферротитанferrotitanium 2,4…3,42.4 ... 3.4 ферроцерийferrocerium 1,6…2,21.6 ... 2.2 никельnickel 2,8…3,82.8 ... 3.8 алюминийaluminum 0,9…1,20.9 ... 1.2 железоiron остальноеrest

При этом коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 41%.In this case, the fill factor of the cored wire is 41%.

Недостатком данной порошковой проволоки является относительно низкое сочетание прочностных и пластических свойств наплавленного ей металла и его малая термостойкость, что в сочетании с повышенным содержанием в шихте проволоки дорогостоящих легирующих элементов, обусловливает низкую эффективность ее применения.The disadvantage of this flux-cored wire is the relatively low combination of strength and plastic properties of the metal deposited to it and its low heat resistance, which, combined with the increased content of expensive alloying elements in the wire blend, leads to its low efficiency.

Известна порошковая проволока (патент RU №2350448, В23К 35/368, опубл. 27.03.2009 г.) для электрошлаковой наплавки деталей дробильно-размольного оборудования, работающих в условиях ударно-абразивного изнашивания, состоящая из стальной оболочки и шихты, включающей графит, марганец, хром, а также ультрадисперсный порошок (УДП) карбида кремния с размером частиц 0,01-0,1 мкм при следующем соотношении компонентов, масс.%:Known flux-cored wire (patent RU No. 2350448, B23K 35/368, publ. March 27, 2009) for electroslag surfacing of parts of crushing and grinding equipment operating in conditions of impact-abrasive wear, consisting of a steel shell and a mixture including graphite, manganese , chromium, as well as ultrafine powder (UDP) of silicon carbide with a particle size of 0.01-0.1 microns in the following ratio of components, wt.%:

графитgraphite 0,5…1,50.5 ... 1.5 марганец металлическийmanganese metal 13,0…14,513.0 ... 14.5 хром металлическийchrome metal 6,5…11,06.5 ... 11.0 УДП карбида кремнияSilicon carbide UDP 15,0…22,015.0 ... 22.0 лента стальнаяsteel tape остальноеrest

Металл, наплавленный известной порошковой проволокой, имеет недостаточную термостойкость, поскольку содержит в своем составе значительное количество углерода, связанного в карбиды, что снижает сопротивление наплавленного металла возникновению трещин термической усталости, а также его жаростойкость. Отсутствие в составе шихты проволоки легирующих элементов, образующих дисперсные упрочняющие фазы в наплавленном металле, не позволяет обеспечить его высокие эксплуатационные свойства при больших удельных давлениях и повышенных температурах. Содержащийся в шихте проволоки в большом количестве УДП карбида кремния частично растворяется в процессе наплавки и легирует кремнием наплавленный металл, что снижает его пластичность и термостойкость.The metal deposited with a well-known flux-cored wire has insufficient heat resistance, since it contains a significant amount of carbon bound to carbides, which reduces the resistance of the deposited metal to the occurrence of thermal fatigue cracks, as well as its heat resistance. The absence of alloying elements in the composition of the wire charge forming dispersed hardening phases in the deposited metal does not make it possible to ensure its high operational properties at high specific pressures and elevated temperatures. A large amount of UDP carbon silicon contained in the batch of wire partially dissolves during surfacing and alloys the deposited metal with silicon, which reduces its ductility and heat resistance.

Наиболее близкой к заявленному объекту является порошковая проволока для наплавки (патент RU №2294273, В23К 35/368, опубл. 27.02.2007 г.) деталей, работающих при больших удельных давлениях и повышенных температурах, а также деталей химической аппаратуры, которая состоит из малоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, следующего состава, масс.%:Closest to the claimed object is a flux-cored wire for surfacing (patent RU No. 2294273, B23K 35/368, publ. 02.27.2007) of parts operating at high specific pressures and elevated temperatures, as well as parts of chemical equipment, which consists of low-carbon steel shell and powder mixture, the following composition, wt.%:

хромchromium 12,0…14,012.0 ... 14.0 флюоритfluorite 4,0…7,04.0 ... 7.0 ферромолибденferromolybdenum 1,5…2,91.5 ... 2.9 никельnickel 1,0…4,51,0 ... 4,5 полевой шпатfeldspar 2,0…4,02.0 ... 4.0 феррохромferrochrome 1,0…4,01,0 ... 4,0 ферротитанferrotitanium 0,3…3,00.3 ... 3.0 марганецmanganese 0,7…1,60.7 ... 1.6 феррованадийferrovanadium 0,2…1,00.2 ... 1.0 криолитcryolite 0,5…0,70.5 ... 0.7 феррониобийferroniobium 0,16…0,560.16 ... 0.56 ферросилицийferrosilicon 0,2…1,20.2 ... 1.2 железоiron 0,2…1,840.2 ... 1.84 малоуглеродистая сталь оболочкиmild steel shell остальноеrest

Недостатком данной проволоки является относительно низкая термостойкость получаемого при ее плавлении металла вследствие образования в нем мартенситной структуры, обладающей пониженной пластичностью. Низкое содержание легирующих элементов в составе шихты проволоки не позволяет обеспечить высокий уровень эксплуатационных свойств наплавленного металла в первом слое, что требует многослойной наплавки, предопределяющей повышенную ресурсоемкость процесса получения износостойкого покрытия. Выполнение проволоки в самозащитном варианте не позволяет обеспечить качественной металлургической защиты сварочной ванны, что снижает технологические и эксплуатационные свойства наплавленного металла. Также, металл, наплавленный данной порошковой проволокой, обладает сравнительно низкой жаростойкостью.The disadvantage of this wire is the relatively low heat resistance of the metal obtained during its melting due to the formation of a martensitic structure in it, which has reduced ductility. The low content of alloying elements in the composition of the wire charge does not allow for a high level of operational properties of the deposited metal in the first layer, which requires multilayer surfacing, which predetermines the increased resource consumption of the process of obtaining a wear-resistant coating. The implementation of the wire in a self-protective version does not allow for high-quality metallurgical protection of the weld pool, which reduces the technological and operational properties of the weld metal. Also, the metal deposited with this cored wire has a relatively low heat resistance.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении термостойкости и жаростойкости наплавленного металла за счет формирования в процессе дуговой наплавки в инертных газах мартенситно-аустенитной структуры наплавленного металла, дополнительно упрочненного дисперсными нитридами, карбонитридами и интерметаллидами, а также снижении ресурсоемкости формируемого износостойкого покрытия за счет получения указанного структурно-фазового состава металла уже в первом слое.The technical result of the claimed invention consists in increasing the heat resistance and heat resistance of the deposited metal due to the formation of a martensitic-austenitic structure of the deposited metal additionally hardened by dispersed nitrides, carbonitrides and intermetallic compounds in the process of arc surfacing in inert gases, as well as reducing the resource consumption of the formed wear-resistant coating -phase composition of the metal already in the first layer.

Технический результат достигается за счет того, что в порошковой проволоке для наплавки, состоящей из малоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей хром, никель, ферросплавы молибдена и титана, шихта дополнительно содержит азотированный хром, УДП карбонитрида титана с размером частиц 0,01-0,1 мкм и кремнефтористый натрий при следующем соотношении компонентов, масс.%:The technical result is achieved due to the fact that in a flux-cored wire for surfacing, consisting of a low-carbon steel sheath and a powder mixture containing chromium, nickel, molybdenum and titanium ferroalloys, the mixture additionally contains nitrided chromium, UDP carbon titanium with a particle size of 0.01-0 , 1 μm and sodium silicofluoride in the following ratio of components, wt.%:

хромchromium 20,0…23,020.0 ... 23.0 никельnickel 6,0…8,06.0 ... 8.0 ферромолибденferromolybdenum 8,0…9,08.0 ... 9.0 ферротитанferrotitanium 0,2…0,60.2 ... 0.6 азотированный хромnitrided chromium 2,0…3,02.0 ... 3.0 УДП карбонитрида титанаTitanium carbonitride 0,2…0,60.2 ... 0.6 кремнефтористый натрийsodium silicofluoride 0,8…1,00.8 ... 1.0 железоiron 1,3…9,31.3 ... 9.3 малоуглеродистая сталь оболочкиmild steel shell остальноеrest

Указанный состав порошковой проволоки обеспечивает уже в первом слое (при доле участия основного металла 30-35%) следующий химический состав наплавленного металла, масс.%: углерод 0,12…0,16; хром 13,5…16; никель 4,0…5,0; молибден 2,0…3,0; титан 0,1…0,3; азот 0,15…0,18, с повышенными термостойкостью и жаростойкостью.The specified composition of the cored wire provides already in the first layer (with a share of the base metal 30-35%) the following chemical composition of the deposited metal, wt.%: Carbon 0.12 ... 0.16; chrome 13.5 ... 16; nickel 4.0 ... 5.0; molybdenum 2.0 ... 3.0; titanium 0.1 ... 0.3; nitrogen 0.15 ... 0.18, with increased heat resistance and heat resistance.

Введение в шихту проволоки азотированного хрома, наряду с другими легирующими элементами, присутствующими в ее составе, позволяет стабилизировать γ-фазу вследствие дополнительного легирования матрицы наплавленного металла азотом. Это обеспечивает оптимальное соотношение твердого мартенсита и пластичного аустенита в структуре наплавленного металла, обусловливая его высокую термостойкость в условиях термосилового циклического нагружения. Кроме того, при легировании азотом повышается прочность наплавленного металла и способность к деформационному упрочнению в результате снижения энергии дефектов упаковки. Также, при повышенном содержании в металле азота, хрома и молибдена замедлены процессы распада мартенсита при нагреве, обеспечивая повышенную износостойкость металла при высоких (до 800°С) температурах эксплуатации.The introduction of nitrided chromium wire into the charge, along with other alloying elements present in its composition, makes it possible to stabilize the γ phase due to additional alloying of the deposited metal matrix with nitrogen. This provides the optimal ratio of solid martensite and ductile austenite in the structure of the deposited metal, causing its high heat resistance under thermal cyclic loading. In addition, when alloyed with nitrogen, the strength of the deposited metal and the ability to strain hardening as a result of a decrease in the energy of packaging defects increase. Also, with an increased content of nitrogen, chromium and molybdenum in the metal, the decomposition of martensite during heating is slowed down, providing increased wear resistance of the metal at high (up to 800 ° C) operating temperatures.

Увеличение содержания азотированного хрома более 3 масс.% приводит к повышению содержания азота в твердом растворе выше предела растворимости, что вызывает образование пор в наплавленном металле. При снижении содержания азотированного хрома менее 2 масс.%, основная часть азота будет связана в нитриды, что не позволит обеспечить требуемый фазовый состав матрицы металла.An increase in the nitrided chromium content of more than 3 wt.% Leads to an increase in the nitrogen content in the solid solution above the solubility limit, which causes the formation of pores in the deposited metal. With a decrease in the nitrided chromium content of less than 2 wt.%, The main part of nitrogen will be bound into nitrides, which will not allow to provide the required phase composition of the metal matrix.

Введение в состав порошковой проволоки УДП карбонитрида титана с размером частиц 0,01…0,1 мкм позволяет повысить эксплуатационные свойства наплавленного металла. Частицы карбонитрида титана, обладающие высокой термодинамической стабильностью, подвергаясь незначительному растворению в металлическом расплаве, переходят из шихты проволоки в сварочную ванну, воздействуя на кинетику кристаллизации наплавленного металла. В результате обеспечивается эффект модифицирования металла, что приводит к уменьшению размера зерна (балл зерна увеличивается с 11 до 13, см. фиг.1 и 2 соответственно), обусловливая, согласно уравнению Холла-Петча, зернограничное упрочнение, сопровождающееся повышением предела текучести, а также пластичности и термостойкости наплавленного металла. Высокая дисперсность порошка тугоплавких частиц значительно усиливает модифицирующий эффект.The introduction of titanium carbonitride with a particle size of 0.01 ... 0.1 μm into the composition of the flux-cored wire of the UPP allows to increase the operational properties of the deposited metal. Particles of titanium carbonitride, which have high thermodynamic stability, undergoing insignificant dissolution in the metal melt, pass from the charge of the wire into the weld pool, affecting the kinetics of crystallization of the deposited metal. As a result, the effect of metal modification is ensured, which leads to a decrease in grain size (grain score increases from 11 to 13, see Figs. 1 and 2, respectively), causing, according to the Hall-Petch equation, grain-boundary hardening, accompanied by an increase in yield strength, as well as ductility and heat resistance of the weld metal. The high dispersion of the powder of refractory particles significantly enhances the modifying effect.

Наличие равномерно распределенных в матрице металла ультрадисперсных частиц карбонитрида титана, дисперсных нитридов и карбонитридов титана, кристаллизовавшихся из расплава, а также интерметаллидов Fe2Mo и нитридов хрома Cr2N, выделяющихся из твердого раствора при высоких температурах, создает повышенное сопротивление движению дислокации в металле при его пластическом деформировании, реализуя эффект упрочнения наплавленного металла по механизму Орована.The presence of ultrafine particles of titanium carbonitride, dispersed nitrides and titanium carbonitrides uniformly distributed in the metal matrix, crystallized from the melt, as well as Fe 2 Mo intermetallides and chromium nitrides Cr 2 N released from the solid solution at high temperatures creates an increased resistance to dislocation movement in the metal at its plastic deformation, realizing the effect of hardening of the deposited metal by the Orowan mechanism.

Доля УДП карбонитрида титана в процентах от массы проволоки составляет 0,2… 0,6 масс.%, причем введение в шихту проволоки свыше 0,6 масс.%. УДП карбонитрида титана уже не приводит к существенному повышению эффекта модифицирования, одновременно вызывая увеличение стоимости порошковой проволоки. Введение в шихту проволоки менее 0,2 масс.% УДП карбонитрида титана не обеспечивает достаточного эффекта модифицирования и повышения термостойкости наплавленного металла.The fraction of titanium carbonitride UDP in percent of the mass of the wire is 0.2 ... 0.6 wt.%, And the introduction of more than 0.6 wt.% Into the wire charge. The UDP of titanium carbonitride no longer leads to a significant increase in the effect of modification, while simultaneously causing an increase in the cost of cored wire. The introduction of less than 0.2 wt.% UDP of titanium carbonitride into the wire charge does not provide a sufficient effect of modifying and increasing the heat resistance of the deposited metal.

Содержание хрома в шихте проволоки в пределах 20…23 масс.% обеспечивает (при содержании других компонентов шихты проволоки, в том числе азотированного хрома, в указанных диапазонах) количество остаточного аустенита в наплавленном металле в диапазоне от 20 до 60 об.%, что обусловливает его повышенную пластичность и термостойкость. С повышением содержания хрома в шихте проволоки также возрастают жаростойкость наплавленного металла и растворимость азота в твердом растворе. Уменьшение содержания хрома в шихте проволоки менее 20 масс.% приводит к снижению жаростойкости и увеличению доли мартенситной составляющей в структуре металла, что снижает его пластичность. Содержания хрома в шихте проволоки более 23 масс.% ограничено появлением в структуре металла δ-феррита, вызывающего понижение термостойкости и жаропрочность наплавленного металла.The chromium content in the charge of the wire within 20 ... 23 wt.% Provides (when the content of other components of the charge of the wire, including nitrided chromium, in the indicated ranges) the amount of residual austenite in the deposited metal in the range from 20 to 60 vol.%, Which leads to its increased ductility and heat resistance. With an increase in the chromium content in the charge of the wire, the heat resistance of the deposited metal and the solubility of nitrogen in the solid solution also increase. A decrease in the chromium content in the charge of the wire of less than 20 wt.% Leads to a decrease in heat resistance and an increase in the proportion of the martensitic component in the metal structure, which reduces its ductility. The chromium content in the charge of the wire more than 23 wt.% Is limited by the appearance of δ-ferrite in the metal structure, causing a decrease in heat resistance and heat resistance of the deposited metal.

Содержание в порошковой проволоке никеля в пределах 6… 8 масс.% обеспечивает повышение вязкости и жаростойкости наплавленного металла. Увеличение содержания никеля в шихте проволоки более 8 масс.% приводит к снижению точки мартенситного превращения наплавленного металла и повышению количества аустенитной составляющей, снижая жаропрочность наплавленного металла. Кроме того, чрезмерное содержание никеля в шихте порошковой проволоки снижает растворимость азота в наплавленном ей металле. Снижение содержания никеля в шихте порошковой проволоки менее 6 масс.%, не оказывая существенного влияния на соотношение аустенитной и мартенситной составляющих, вызывает образование в структуре δ-феррита,The content of nickel in the flux-cored wire within 6 ... 8 wt.% Provides an increase in the viscosity and heat resistance of the deposited metal. An increase in the nickel content in the wire charge of more than 8 wt.% Leads to a decrease in the point of martensitic transformation of the deposited metal and an increase in the amount of the austenitic component, reducing the heat resistance of the deposited metal. In addition, the excessive nickel content in the flux-cored wire mixture reduces the solubility of nitrogen in the weld metal. A decrease in the nickel content in the batch of flux-cored wire of less than 6 wt.%, Without significantly affecting the ratio of austenitic and martensitic components, causes the formation of δ-ferrite in the structure,

Вводимый в шихту проволоки ферромолибден позволяет обеспечить высокую термостойкость, жаропрочность, твердость и износостойкость наплавленного металла, что обеспечивается при выделении в нем дисперсных карбидов МоС и интерметаллидов Fe2Mo. Данные фазы обеспечивают повышенное сопротивление движению дислокации при высокотемпературном пластическом деформировании наплавленного металла, а также существенно повышают его усталостную прочность. В то же время чрезмерное содержание ферромолибдена (свыше 9 масс.%) приводит к появлению δ-феррита в структуре наплавленного металла. Оптимальное содержание молибдена в наплавленном металле, обеспечивающее высокий уровень указанных свойств, достигается при введении в шихту порошковой проволоки 8…9 масс.% ферромолибдена.The ferromolybdenum introduced into the wire batch allows for high heat resistance, heat resistance, hardness and wear resistance of the deposited metal, which is ensured by the precipitation of dispersed MoC carbides and Fe 2 Mo intermetallics in it. These phases provide increased resistance to dislocation motion during high-temperature plastic deformation of the deposited metal, and also significantly increase its fatigue strength. At the same time, the excessive content of ferromolybdenum (over 9 wt.%) Leads to the appearance of δ-ferrite in the structure of the deposited metal. The optimum content of molybdenum in the deposited metal, providing a high level of these properties, is achieved by introducing 8 ... 9 wt.% Ferromolybdenum into the charge of flux-cored wire.

Наличие в составе шихты порошковой проволоки ферротитана в количестве 0,2…0,6 масс.% позволяет, наряду с марганцем и кремнием, поступающими из расплавленного основного металла и ферросплавов, обеспечить раскисление наплавленного металла, а также реализовать механизм дополнительного его упрочнения дисперсными выделениями нитридов и карбонитридов титана. Введение ферротитана в шихту проволоки в количестве менее 0,2 масс.% не оказывает значительного влияния на технологические и эксплуатационные свойства наплавленного металла. Повышение содержания ферротитана в шихте проволоки свыше 0,6 масс.% приводит к существенному обеднению твердого раствора наплавленного металла азотом в результате образования нитридов титана. При этом образующиеся нитриды титана относительно крупные, что нивелирует их роль в качестве барьеров при движении дислокации, снижая жаропрочность наплавленного металла, также повышается уровень микронапряжений в наплавленном металле при его нагреве, что вызывает снижение его термостойкости.The presence in the mixture of a flux-cored wire of ferrotitanium in an amount of 0.2 ... 0.6 wt.% Allows, along with manganese and silicon coming from the molten base metal and ferroalloys, to provide deoxidation of the deposited metal, as well as to implement a mechanism for its additional hardening by dispersed nitride precipitates and titanium carbonitrides. The introduction of ferrotitanium into the charge of the wire in an amount of less than 0.2 wt.% Does not significantly affect the technological and operational properties of the weld metal. An increase in the content of ferrotitanium in the charge of the wire over 0.6 wt.% Leads to a significant depletion of the solid solution of the deposited metal with nitrogen as a result of the formation of titanium nitrides. In this case, the titanium nitrides formed are relatively large, which eliminates their role as barriers in the movement of dislocations, reducing the heat resistance of the deposited metal, and also increases the level of microstresses in the deposited metal when it is heated, which causes a decrease in its heat resistance.

Введение в состав порошковой проволоки кремнефтористого натрия Na2SiF6 в количестве 0,8…1,0 масс.% позволяет значительно снизить содержание водорода в наплавленном металле, вследствие образования при его термическом разложении тетрафторида кремния SiF4, связывающего водород во фтороводород HF, нерастворимый в металле и дегазирующийся из сварочной ванны. Низкое содержание водорода снижает вероятность образования пор в наплавленном металле и повышает его стойкость к образованию трещин. Введение в шихту проволоки менее 0,8 масс.% кремнефтористого натрия повышает вероятность образования пор и «водородных» трещин, а содержание кремнефтористого натрия в шихте проволоки свыше 1,0 масс.% приводит к снижению устойчивости сварочной дуги и повышению разбрызгивания электродного металла.Introduction to the composition of the flux-cored wire of sodium silicofluoride Na 2 SiF 6 in an amount of 0.8 ... 1.0 wt.% Can significantly reduce the hydrogen content in the deposited metal, due to the formation of silicon tetrafluoride SiF 4 , which binds hydrogen to hydrogen fluoride HF, during its thermal decomposition, insoluble in metal and degassed from the weld pool. The low hydrogen content reduces the likelihood of pore formation in the deposited metal and increases its resistance to cracking. The introduction of less than 0.8 wt.% Sodium silicofluoride into the wire batch increases the likelihood of pore formation and "hydrogen" cracks, and the content of sodium silicofluoride in the wire batch exceeds 1.0 wt.% Leads to a decrease in the stability of the welding arc and increased spatter of the electrode metal.

Использовать предлагаемую порошковую проволоку наиболее рационально при дуговой наплавке в среде аргона. Наплавка в аргоне, инертном по отношению к расплавленному металлу, позволяет обеспечить качественную металлургическую защиту реакционной зоны сварки и получить высококачественный наплавленный металл. При этом значительно снижается степень окисления легирующих элементов, что повышает их коэффициенты перехода в наплавленный металл и исключает необходимость использования большого количества раскислителей в составе шихты порошковой проволоки. Снижение количества сульфидных, фосфидных, оксидных и силикатных соединений в наплавленном металле, по сравнению с наплавкой самозащитными порошковыми проволоками, повышает его механические свойства и сопротивление к образованию трещин. Также отпадает необходимость удаления шлаковой корки и зачистки поверхности металла при многослойной наплавке.Using the proposed flux-cored wire is most rational for arc surfacing in an argon medium. Surfacing in argon, which is inert with respect to molten metal, allows to provide high-quality metallurgical protection of the reaction zone of welding and to obtain high-quality deposited metal. At the same time, the degree of oxidation of alloying elements is significantly reduced, which increases their conversion factors to the deposited metal and eliminates the need to use a large number of deoxidizing agents in the composition of a flux-cored wire charge. The decrease in the number of sulfide, phosphide, oxide and silicate compounds in the deposited metal, compared to surfacing with self-shielded flux-cored wires, increases its mechanical properties and resistance to cracking. There is also no need to remove the slag crust and to clean the metal surface during multilayer surfacing.

На фиг.1 показана микроструктура наплавленного металла, полученного с использованием заявленной порошковой проволоки, содержащей в шихте 0,2 масс.% УДП карбонитрида титана (×1000); на фиг.2 - микроструктура наплавленного металла, полученного с использованием заявленной порошковой проволоки, содержащей в шихте 0,6 масс.% УДП карбонитрида титана (×1000).Figure 1 shows the microstructure of the deposited metal obtained using the claimed flux-cored wire containing in the mixture 0.2 wt.% UDP of titanium carbonitride (× 1000); figure 2 - the microstructure of the deposited metal obtained using the claimed flux-cored wire containing in the mixture of 0.6 wt.% UDP of titanium carbonitride (× 1000).

Пример. Опытные образцы проволок диаметром 2,6 мм трех различных составов (табл.1) изготавливали с использованием ленты размером 0,5×12 мм из стали 08кп по известной в технике технологии. Коэффициент заполнения проволок порошкообразной шихтой составлял 46…47%.Example. Prototypes of wires with a diameter of 2.6 mm in three different compositions (Table 1) were made using a tape measuring 0.5 × 12 mm from 08kp steel according to the technology known in the art. The fill factor of the wires with a powder mixture was 46 ... 47%.

Таблица 1Table 1 Компоненты шихты порошковой проволокиFlux-cored wire charge components Номер состава порошковой проволоки, масс.%The number of the composition of the cored wire, wt.% прототипprototype 1one 22 33 ХромChromium 1313 20,020,0 21,521.5 23,023.0 НикельNickel 2,752.75 6,06.0 7,07.0 8,08.0 ФерромолибденFerromolybdenum 2,22.2 8,08.0 8,58.5 9,09.0 ФерротитанFerrotitanium 1,651.65 0,20.2 0,40.4 0,60.6 Азотированный хромNitrided chrome -- 2,02.0 2,52,5 3,03.0 УДП карбонитрида титанаTitanium carbonitride -- 0,20.2 0,40.4 0,60.6 Кремнефтористый натрийSodium silicofluoride -- 0,80.8 0,90.9 1,01,0 ЖелезоIron 1,051.05 9,39.3 5,35.3 1,31.3 ФлюоритFluorite 5,55.5 -- КриолитCryolite 0,60.6 -- Полевой шпатFeldspar 3,03.0 -- МарганецManganese 1,251.25 -- ФеррованадийFerrovanadium 0,60.6 -- ФеррониобийFerroniobium 0,360.36 -- ФерросилицийFerrosilicon 0,70.7 -- Малоуглеродистая сталь оболочкиMild steel shell остальноеrest Коэффициент заполненияFill factor 35,1635.16 46,546.5

Дуговую наплавку на пластины из стали Ст3пс (по ГОСТ 380-2005) осуществляли колеблющимся электродом в среде аргона. Размеры пластин составляли 80×150 мм при толщине 14 мм (в соответствие с ГОСТ 26101-84). Основные параметры режима: сварочный ток (постоянный, полярность обратная) - 220-250 А, напряжение на дуге - 25-27 В, скорость поперечных перемещений электрода - 4,2 см/с, размах колебаний электрода - 25-30 мм, скорость наплавки - 0,2-0,3 см/с, вылет электрода - 35…40 мм, расход аргона - 15…18 л/мин. В процессе наплавки формировали слои металла толщиной 4-5 мм с долей участия металла основы 32-35%. Получали хорошо сформированный наплавленный металл без пор, трещин, отслоений.Arc surfacing on plates made of St3ps steel (according to GOST 380-2005) was carried out by an oscillating electrode in an argon atmosphere. The dimensions of the plates were 80 × 150 mm with a thickness of 14 mm (in accordance with GOST 26101-84). The main parameters of the mode: welding current (constant, reverse polarity) - 220-250 A, arc voltage - 25-27 V, the speed of transverse movements of the electrode - 4.2 cm / s, the amplitude of the oscillations of the electrode - 25-30 mm, surfacing speed - 0.2-0.3 cm / s, electrode overhang - 35 ... 40 mm, argon consumption - 15 ... 18 l / min. During the deposition process, metal layers of 4-5 mm thickness were formed with a 32-35% participation of the base metal. A well-formed deposited metal was obtained without pores, cracks, or delaminations.

Стойкость наплавленного металла к высокотемпературной (800°С) пластической деформации определяли путем склерометрических испытаний образцов, нагретых проходящим током, в атмосфере инертного газа, а за критерий стойкости I принимали величину, обратную объему металла трека, выдавленного индентором Роквелла при скрайбировании по полированной поверхности образца. Термостойкость наплавленного металла оценивали по количеству циклов нагрев-охлаждение N (термических ударов), приводящих к появлению трещин термической усталости. Жаростойкость G наплавленного металла (при 800°С) оценивали по привесу окалины на единицу площади при выдержке 10 ч в печи. Результаты сравнительных испытаний представлены в таблице 2.The resistance of the deposited metal to high-temperature (800 ° С) plastic deformation was determined by sclerometric testing of samples heated by a passing current in an inert gas atmosphere, and the resistance volume criterion I was taken as the reciprocal of the volume of the metal of the track extruded by the Rockwell indenter when scribing along the polished surface of the sample. The heat resistance of the deposited metal was evaluated by the number of heating-cooling cycles N (thermal shocks), leading to the appearance of cracks of thermal fatigue. The heat resistance G of the weld metal (at 800 ° С) was evaluated by the weight gain of the scale per unit area during 10 h exposure in the furnace. The results of comparative tests are presented in table 2.

Таблица 2table 2 СоставStructure Твердость, HRCHardness HRC Стойкость к пластической деформации (при 800°С) I, 103 мм-3 Resistance to plastic deformation (at 800 ° С) I, 10 3 mm -3 Термостойкость N,цикловHeat resistance N, cycles Жаростойкость G, г/м2 Heat resistance G, g / m2 прототипprototype 4242 5,735.73 915915 6,56.5 1one 4444 5,515.51 11301130 6,16.1 22 4343 7,147.14 12801280 4,94.9 33 4141 6,636.63 12401240 4,14.1

Анализ полученных данных показывает, что наилучшим комплексом свойств обладает металл, полученный наплавкой порошковой проволокой состава 2. При содержании компонентов в шихте проволоки в заявляемых пределах обеспечивается формирование мартенситно-аустенитной структуры, упрочненной дисперсными выделениям TiN, TiCN, Cr2N, Fe2Mo. Модифицирование наплавленного металла ультрадисперсными частицами карбонитрида титана позволило обеспечить формирование мелкозернистой структуры, обладающей высокой пластичностью и вязкостью. Твердость наплавленного металла составляет 41-44 HRC, причем в процессе работы остаточный метастабильный аустенит способен претерпевать мартенситное превращение, обеспечивая дополнительный прирост твердости до 50-52 HRC.An analysis of the obtained data shows that the metal obtained by surfacing with a flux-cored wire of composition 2 has the best set of properties. When the components in the charge of the wire are within the declared limits, a martensitic-austenitic structure hardened by dispersed precipitates of TiN, TiCN, Cr 2 N, Fe 2 Mo is formed. Modification of the deposited metal with ultrafine particles of titanium carbonitride allowed the formation of a fine-grained structure with high ductility and viscosity. The hardness of the deposited metal is 41-44 HRC, and during operation, the residual metastable austenite is able to undergo martensitic transformation, providing an additional increase in hardness up to 50-52 HRC.

Повышенные коэффициент заполнения предлагаемой порошковой проволоки и коэффициенты перехода легирующих элементов позволили получить наплавленный металл, обладающий высокими эксплуатационными свойствами, уже в первом слое. Это позволяет снизить себестоимость изготовительной и восстановительной наплавки деталей оборудования и инструмента, работающих в условиях высокотемпературного термосилового воздействия. Возможность однослойной наплавки уменьшает проблему появления отпускной хрупкости наплавленного металла, связанную с термическим воздействием на него при наплавке последующих слоев.The increased fill factor of the proposed flux-cored wire and the transition coefficients of alloying elements made it possible to obtain a deposited metal with high performance properties already in the first layer. This allows you to reduce the cost of manufacturing and reconditioning surfacing of equipment parts and tools operating in conditions of high temperature thermal power. The possibility of single-layer surfacing reduces the problem of the appearance of temper brittleness of the deposited metal associated with the thermal effect on it during the surfacing of subsequent layers.

Предложенная порошковая проволока позволяет на 30% повысить термостойкость и жаростойкость наплавленного металла по сравнению с прототипом, а также позволяет снизить ресурсоемкость формируемого наплавленного покрытия за счет получения указанных эксплуатационных свойств металла уже в первом слое.The proposed flux-cored wire allows 30% to increase the heat resistance and heat resistance of the deposited metal in comparison with the prototype, and also reduces the resource consumption of the formed deposited coating by obtaining the specified operational properties of the metal in the first layer.

Claims (1)

Порошковая проволока для наплавки, состоящая из малоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей хром, никель, ферросплавы молибдена и титана, отличающаяся тем, что шихта дополнительно содержит азотированный хром, ультрадисперсный порошок (УДП) карбонитрида титана с размером частиц 0,01-0,1 мкм и кремнефтористый натрий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хром 20,0…23,0 никель 6,0…8,0 ферромолибден 8,0…9,0 ферротитан 0,2…0,6 азотированный хром 2,0…3,0 УДП карбонитрида титана 0,2…0,6 кремнефтористый натрий 0,8…1,0 железо 1,3…9,3 малоуглеродистая сталь оболочки остальное
A flux-cored wire for surfacing, consisting of a low-carbon steel shell and a powder mixture containing chromium, nickel, molybdenum and titanium ferroalloys, characterized in that the mixture additionally contains nitrided chromium, an ultrafine powder (UDP) of titanium carbonitride with a particle size of 0.01-0, 1 μm and sodium silicofluoride in the following ratio of components, wt.%:
chromium 20.0 ... 23.0 nickel 6.0 ... 8.0 ferromolybdenum 8.0 ... 9.0 ferrotitanium 0.2 ... 0.6 nitrided chromium 2.0 ... 3.0 Titanium carbonitride 0.2 ... 0.6 sodium silicofluoride 0.8 ... 1.0 iron 1.3 ... 9.3 mild steel shell rest
RU2011153170/02A 2011-12-26 2011-12-26 Powder wire for building up RU2478030C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011153170/02A RU2478030C1 (en) 2011-12-26 2011-12-26 Powder wire for building up

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011153170/02A RU2478030C1 (en) 2011-12-26 2011-12-26 Powder wire for building up

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2478030C1 true RU2478030C1 (en) 2013-03-27

Family

ID=49151418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011153170/02A RU2478030C1 (en) 2011-12-26 2011-12-26 Powder wire for building up

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2478030C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619547C1 (en) * 2015-12-23 2017-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Flux cored wire for welding deposition
RU2682940C1 (en) * 2018-06-06 2019-03-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Flux cored wire
CN110343996A (en) * 2019-07-30 2019-10-18 天津创真金属科技有限公司 The thin layer carbonitriding heat treatment process of light-duty vehicle clutch main plate
CN114248040A (en) * 2021-12-20 2022-03-29 武汉铁锚焊接材料股份有限公司 High-strength anti-crack metal powder cored flux-cored wire for engineering machinery
RU2820636C1 (en) * 2023-10-17 2024-06-06 Алексей Сергеевич Смоленцев Flux cored wire for welding medium-alloyed high-strength steels
CN119635081A (en) * 2024-12-26 2025-03-18 山东聚力焊接材料有限公司 A flux-cored welding wire and its preparation method and use

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU833410A1 (en) * 1979-11-23 1981-05-30 Ордена Ленина И Ордена Трудовогокрасного Знамени Институт Электро-Сварки Им. E.O.Патона Ah Украинскойсср Powder wire composition
RU2294273C2 (en) * 2005-03-09 2007-02-27 Закрытое акционерное общество "Завод сварочных материалов" Powder wire for surfacing
RU2350448C2 (en) * 2007-03-15 2009-03-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Flux cored electrode
RU2429957C1 (en) * 2010-04-05 2011-09-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Flux cored wire

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU833410A1 (en) * 1979-11-23 1981-05-30 Ордена Ленина И Ордена Трудовогокрасного Знамени Институт Электро-Сварки Им. E.O.Патона Ah Украинскойсср Powder wire composition
RU2294273C2 (en) * 2005-03-09 2007-02-27 Закрытое акционерное общество "Завод сварочных материалов" Powder wire for surfacing
RU2350448C2 (en) * 2007-03-15 2009-03-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Flux cored electrode
RU2429957C1 (en) * 2010-04-05 2011-09-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Flux cored wire

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619547C1 (en) * 2015-12-23 2017-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Flux cored wire for welding deposition
RU2682940C1 (en) * 2018-06-06 2019-03-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Flux cored wire
CN110343996A (en) * 2019-07-30 2019-10-18 天津创真金属科技有限公司 The thin layer carbonitriding heat treatment process of light-duty vehicle clutch main plate
CN114248040A (en) * 2021-12-20 2022-03-29 武汉铁锚焊接材料股份有限公司 High-strength anti-crack metal powder cored flux-cored wire for engineering machinery
CN114248040B (en) * 2021-12-20 2023-03-10 武汉铁锚焊接材料股份有限公司 High-strength anti-crack metal powder cored flux-cored wire for engineering machinery
RU2820636C1 (en) * 2023-10-17 2024-06-06 Алексей Сергеевич Смоленцев Flux cored wire for welding medium-alloyed high-strength steels
CN119635081A (en) * 2024-12-26 2025-03-18 山东聚力焊接材料有限公司 A flux-cored welding wire and its preparation method and use

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5157606B2 (en) TIG welding method of high strength steel using flux cored wire
US10065272B2 (en) Super high-strength flux cored arc welded joint having excellent impact toughness, and welding wire for manufacturing same
EP2374571B1 (en) Flux-cored wire for gas-shielding arc welding
JP2004058086A (en) Flux-cored wire for gas shielded metal arc welding for low-alloy heat resisting steel
RU2619547C1 (en) Flux cored wire for welding deposition
JP6245417B1 (en) Steel
RU2478030C1 (en) Powder wire for building up
KR20110091847A (en) Flux and Wire for Submerged Arc Welding of CrMo Steel
KR20170021891A (en) Flux-cored wire for gas-shielded arc welding
WO2018047881A1 (en) Flux cored wire for gas shield arc welding and welding metal
CN100525989C (en) Metallic flux cored wire, welding process with the same, and process for production of welded joints having high fatigue strength with little slag
WO2019142835A1 (en) Flux-cored wire for gas shield arc welding
US4071734A (en) Powder electrode strip for surfacing with wear-resistant alloy
JP6235402B2 (en) Weld metal with excellent strength, toughness and SR cracking resistance
JP2022061854A (en) Welded joint manufacturing method
JP2014198344A (en) Submerged arc welding method for high strength steel
JP4676940B2 (en) Manufacturing method of metal-based flux cored wire with low slag and high fatigue strength welded joint
RU2294273C2 (en) Powder wire for surfacing
CN112512742A (en) Solid welding wire and method for manufacturing welded joint
JP4309172B2 (en) Low hydrogen coated arc welding rod for low alloy heat resistant steel
JP2017001048A (en) Weld metal, welded structure, and flux-cored wire
RU204457U1 (en) Wire with nominal diameter up to 5 mm for surfacing rollers of continuous casting machines
Prasad et al. Effect of manual and automatic activated tungsten inert gas welding using single component fluxes on stainless steel AISI-304
JP3718323B2 (en) Flux-cored wire for multi-electrode vertical electrogas arc welding for extra heavy steel
WO2018047879A1 (en) Flux cored wire for gas shield arc welding and welding metal

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151227