НАПЛАВКА ПРОВОЛОКОЙ СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ПОЛУЧЕНИЕ НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА СО СТРУКТУРОЙ МЕТАСТАБИЛЬНОГО АУСТЕНИТА

Анотація

Восстановление быстроизнашивающихся деталей широко применяется в промышленности. Наиболее распространена механизированная электродуговая наплавка под флюсом проволоками из низколегированных сталей, которые обеспечивают меньшую долговечность, чем у новых деталей, изготавливаемых из сталей 45, 50, 50Г2, 65Г. Кафедрой «Материаловедение» ПГТУ совместно с УКРНИИСПЕЦСТАЛЬ разработана цельнотянутая проволока Нп-14Х14Г12АФ, обеспечивающая высокую износостойкость наплавленного металла, а также его хорошую обрабатываемость. Внедрение данной цельнотянутой проволоки позволяет избежать технологических трудностей, возникающих при наплавке порошковыми материалами, а также без доработки использовать оборудование, применяемое для наплавки проволоками сплошного сечения.
Изучалось влияние флюсов на свойства металла, наплавленного проволокой Нп-14Х14Г12АФ Æ4 мм. Для исследований были выбраны наиболее экономичные и распространенные флюсы АН-348 и АН-26. Наплавка образцов из стали 50 проводилась в пять слоев на режиме: I = 450­500 A; U = 30-32 В; V -20 м/ч.
Металлографические исследования показали отсутствие пор, кристаллизационных и холодных трещин в наплавленном металле, независимо от марки применяемого флюса. Наблюдалось хорошее формирование наплавленного валика с плавным переходом к основному металлу. Отделимость шлаковой корки при наплавке под флюсом АН-348 ‑ удовлетворительная, при использовании АН-26 ‑ хорошая.
Химический анализ состава металла, наплавленного Нп-14Х14Г12АФ при использовании флюсов АН-348 и АН-26, показал, что происходит снижение в наплавленном металле концентрации углерода, хрома, марганца и увеличение содержания кремния по сравнению с содержанием этих элементов в проволоке. Однако при использовании АН-348 содержание хрома уменьшается больше, а марганца меньше, при наплавке под АН-26, что обусловлено разным химическим составом и активностью этих флюсов.
Результаты рентгеноструктурного анализа показывают, что при наплавке под флюсами АН-348 и АН­26 структура практически полностью аустенитная (менее 5 % a-мартенсита).
Металл, наплавленный под флюсом АН-26, имеет более высокие прочностные и пластические свойства по сравнению с таковыми при использовании АН-348 (табл. 1).
Таблица 1- Свойства металла, наплавленного Нп-14Х14Г12АФ

Марка флюса Механические свойства
Предел текучести, s 0,2, МПа Предел прочности, sв, МПа Относит.
удлинение,
δ, % Относит.
сужение,
ψ, % Твердость,
НВ
АН-348 330 680 11 18 240
АН-26 580 770 14 22 260

Испытания на износ проводились в условиях сухого трения на машине МИ-1М по схеме колодка-ролик. Ролик диаметром 46 мм и толщиной 10 мм изготавливался из стали 50 твердостью 320 НВ. Испытуемые образцы наплавленного металла имели размеры 10x10x25 мм. Скорость вращения ролика составляла 425 об/мин. Скорость скольжения - 0,98 м/с. Нагрузка -100 МПа. Эталоном сравнения служила сталь 50.
Металл, наплавленный проволокой Нп-14Х14Г12Ф Æ4 мм, независимо от марки используемого флюса имеет более высокую относительную износостойкость, чем сталь 50. При использовании флюса АН-348 она составляет ε =1,8, а при наплавке под АН-26 ‑ ε =2,7. Относительная износостойкость стали 50 и наплавок проволоками Св-08Г2С и Св-30ХГСА, составляет, соответственно: 1,0; 0,5 и 0,8.
В металле, наплавленном Нп-14Х14Г12Ф под флюсом АН-348, прирост мартенсита на изношенной поверхности составил 15 %, а при использовании АН-26 оно возрастало до 20 %.
Более высокая износостойкость металла, наплавленного под флюсом АН-26, обусловлена большей интенсивностью деформационного мартенситного превращения, обеспечивающего не только упрочнение поверхности, но и одновременную релаксацию напряжений. Это позволяет большую долю внешнего воздействия расходовать на реализацию превращения, а не на разрушение.
На основании полученных данных сделан вывод о том, что использование для наплавки флюса АН-26 является более целесообразным, чем флюса АН-348, так как обеспечивает лучшую отделимость шлаковой корки, а также повышение пластичности и износостойкости наплавленного металла.