Легирование наплавленного металла и влияние легирующих элементов на свойства металлопокрытий

Автор: Кувшинов Н.Е.

Журнал: Теория и практика современной науки @modern-j

Рубрика: Основной раздел

Статья в выпуске: 4 (22), 2017 года.

Бесплатный доступ

Предлагаемый к публикации материал посвящен решению актуальных вопросов создание износостойкого наплавленного слоя, связанных с наплавочными процессами. Правильный выбор присадочного материала для создания требуемого свойств является единственным условием для получения износостойкой поверхности.

Износостойкость, твердость, усталостную прочность, наплавленный металл

Короткий адрес: https://sciup.org/140271303

IDR: 140271303

Текст научной статьи Легирование наплавленного металла и влияние легирующих элементов на свойства металлопокрытий

В процессе наплавки на поверхность детали для восстановления размеров и повышения износостойкости наносится расплавленный металл. Цель расплавления, обработки и кристаллизации металла при наплавке -получение металлопокрытия высокого качество, имеющего надежное сплавления с основным металлом, необходимый состав и структуру, обеспечивающие требуемые свойства (твердость, износостойкость и усталостную прочность) [2]. С этой целью проводят легирование металла шва различными элементами. Введение в металл добавок различных элементов для улучшения или придания ему особых механических или физико-механических свойств ( жаростойкость, кислотоупорность, износостойкость и др) называют легированием.   В          качестве легирующих добавок используют углерод, хром,   марганец, кремний , никель , молибден, вольфрам, ванадий и другие элементы.

Введение в состав наплавленного металла легирующих добавок осуществляют четырьмя способами:

  • -    применяют легированную электродную проволоку или ленту с использованием в качестве защиты обычных флюсов или инертных газов;

  • -    характеризуется введением легирующих добавок через порошковые проволоки или ленты;

  • -    используют легирующие флюсы в сочетании с низкоуглеродистыми электродными проволоками или лентами;

  • -    на наплавляемую поверхность изделия наносят легирующие примеси – порошки, пасты и т.п., затем наплавку    выполняют электродными

проволоками, добиваясь полного     расплавления  легирующих материалов[2].

Важным результатом легирования должно быть равномерное распределение легирующих элементов в наплавленном металле, обеспечивающее однородность его химического состава. Способ легирования выбирают в зависимости от способа наплавки и требований к однородности наплавляемого металла. Если наплавленный металл содержит углерода (>0,4%), то изменением скорости его охлаждения можно получить различные закалочные структуры ( троостит, мартенсит)

и, следовательно, различную твердость. Твердость наплавленного металла зависит от его структуры. Присутствие в структуре различного рода карбидов, нитридов и других химических соединений способствует значительному увеличению твердости и износостойкости наплавленного металла.

Все режимы наплавки, влияющие на образование закалочных структур, воздействуют и на получение более твердых покрытий. Структура наплавленного металла зависит от его химического состава и скорости охлаждения.

Износостойкость наплавленного металла в основном предопределяется его структурой и твердостью. Поэтому все условия наплавок, пособствующие получению металла с    повышенной твердостью, в большинство случаев обеспечивают получение наиболее износостойких покрытий. В наплавленном металле должно содержаться оптимальное количество карбидообразующих элементов. Все виды наплавки приводят к возникновению в наплавленном металле остаточных напряжений. Сжимающие    напряжения повышают предел выносливости, а растягивающие - снижают. Повышение содержания углерода приводит к снижению остаточных напряжений. Отпуск наплавленных образцов при 3000С уменьшает величину остаточных напряжений на 20…30%, а при 6000С – почти полностью их снимает[3].

Зона сплавления в основном определяется переходными составами

Рисунок 1  - Микроструктура зоны сплавления наплавленного металла

Формирование микроструктуры в переходной зоне наплавленный слой основной металл связано в значительной мере со степенью проплавления и смешивания основного  и наплавленного металлов,  а также с диффузионными процессами на границе сплавления. При этом происходит переход углерода, хрома, марганца и других элементов из материала образуемого покрытия в основной металл, или наоборот, в зависимости от их концентрации в металле наплавки или детали.

Чем больше разница по концентрации, например, углерода между наплавляемым и основном металлами, тем быстрее происходит его диффузия. Более полному протеканию диффузионных процессов, кроме резкого изменения температурного состояния, препятствует также образуемые при наплавке карбиды.

Для      случая        эксплуатации     восстановленных наплавкой     (сваркой) деталей в условиях знакопеременных нагрузок и особенно при меняющихся температурах важным является учет совместной работы металлопокрытий и основного металла с переменным коэффициентом теплового расширения у границы сплавления[3]. В связи с различием величин этих коэффициентов по границе сплавления и в прилегающих объемах шва и основного металла при нагревах и охлаждениях возникают напряжения и развиваются пластические деформации тем большие, чем больше различие в значениях коэффициентов тепловых расширений.

Список литературы Легирование наплавленного металла и влияние легирующих элементов на свойства металлопокрытий

  • Мисбахов Р.Ш. Влияние добавок водорода на технико- экономические и экологические показатели газовых и дизельных двигателей. // диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева. Казань, - 2010
  • Гуреев В.М., Мисбахов Р.Ш., Москаленко Н.И., Ермаков А.М. Исследование эфективности применения спиральных и полукольцевых выемок для интенсификации теплообмена в кожухотрубных теплообменных аппаратах. // Вестник машиностроения. - 2015. - № 11. - С. 22-24.
  • Сафин А.Р., Мисбахов Р.Ш., Гуреев В.М. Обоснование радициональной модели тележки трамвая на основе параллельного моделирования в среду Matlab/Simulink и Cad, Cae - системе Catia V5. // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2015. - № 5-6. - С. 28-32.
  • Копылов А.М., Ившин И.В., Сафин А.Р., Гибадуллин Р.Р., Мисбахов Р.Ш. Определение предельных эффективных конструктивных параметров и технических характеристик обратимой электрической машины возвратно- поступательного действия. // Энергетика Татарстана. 2015. № 4
Статья научная