RU2183688C1 - Износостойкий сплав на основе железа - Google Patents
Износостойкий сплав на основе железа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2183688C1 RU2183688C1 RU2001107108A RU2001107108A RU2183688C1 RU 2183688 C1 RU2183688 C1 RU 2183688C1 RU 2001107108 A RU2001107108 A RU 2001107108A RU 2001107108 A RU2001107108 A RU 2001107108A RU 2183688 C1 RU2183688 C1 RU 2183688C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wear
- iron
- boron
- silicon
- alloy
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению износостойких сплавов на основе железа. Изобретение может быть использовано для получения износостойких высокотемпературных покрытий на деталях металлургического оборудования, в частности, наносимых дуговой наплавкой. Предложен износостойкий сплав, содержащий следующие компоненты, мас.%: углерод 4,5-5,5, хром 19,0-24,0, молибден 5,5-7,0, ниобий 6,0-8,0, вольфрам 1,0-2,0, ванадий 0,5-1,0, железо остальное. Сплав дополнительно содержит флюсующие добавки - кремний и/или бор в количестве, мас.%: кремний 1,0-4,0, бор 0,01-0,8. Эффективность применения сплава обусловлена высокой твердостью и износостойкостью при повышенных температурах, технологичностью нанесения и низкой стоимостью. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к получению износостойких сплавов на основе железа. Изобретение может быть использовано для получения износостойких высокотемпературных покрытий на деталях металлургического оборудования, в частности, наносимых дуговой наплавкой.
В промышленности (машиностроении, металлургии, строительстве и т.д.) широко применяются для изготовления и ремонта деталей сплавы на основе железа, износостойкость которых обеспечивается за счет мелкодисперсных твердых включений карбидов, боридов, силицидов в металлической матрице.
Известен износостойкий сплав на основе железа, имеющий структуру с равномерно распределенными частицами карбидов размером 30-50 мкм и содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Углерод - 1,0-3,0
Хром - 6,1-20
один или несколько элементов из:
Молибден - 0,5-10
Вольфрам - 0,5-10
Никель - 0,5-10
Кобальт - 0,5-10
Ниобий - 0,2-5,0
Тантал - 0,5-5,0
Ванадий - 0,2-0,5
Железо - Остальное
при этом суммарное содержание хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия и тантала не более 20% (Jp 55038938 А, МПК С 22 С 38/26, 1980).
Углерод - 1,0-3,0
Хром - 6,1-20
один или несколько элементов из:
Молибден - 0,5-10
Вольфрам - 0,5-10
Никель - 0,5-10
Кобальт - 0,5-10
Ниобий - 0,2-5,0
Тантал - 0,5-5,0
Ванадий - 0,2-0,5
Железо - Остальное
при этом суммарное содержание хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия и тантала не более 20% (Jp 55038938 А, МПК С 22 С 38/26, 1980).
Данный сплав применяется для поверхностного упрочнения рабочих поверхностей рокеров в ДВС и обеспечивает достаточную износостойкость в парах трения при повышенных температурах. Однако жидкотекучесть и флюсующие свойства сплава недостаточны для его применение при наплавке.
Известен также железоникелевый сплав (US 4292074, МПК С 22 С 30/00, 1981), содержащий компоненты, мас.%:
Углерод - 0,5-2,0
Никель - 30-60
Железо - 30-60
Кремний - 6,0-10,0
Бор - 0,5-3,0
Хром, молибден и вольфрам находятся в сплаве в виде карбидов и боридов, сумма которых составляет 2,0-8,0%, а никель и железо образуют соответственно силициды и бориды.
Углерод - 0,5-2,0
Никель - 30-60
Железо - 30-60
Кремний - 6,0-10,0
Бор - 0,5-3,0
Хром, молибден и вольфрам находятся в сплаве в виде карбидов и боридов, сумма которых составляет 2,0-8,0%, а никель и железо образуют соответственно силициды и бориды.
Данный сплав хорошо наплавляется, однако в условиях интенсивного абразивного износа при высоких температурах его стойкость недостаточна ввиду отсутствия ниобия и ванадия, которые повышают ударную вязкость и горячую твердость.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является высокотемпературный износостойкий сплав на основе железа с высокой горячей твердостью и стойкостью к окислению (US 5674449, МПК С 22 С 38/24, 1997 - прототип).
Он содержит, мас.%:
Углерод - 1,0-2,8
Хром - 3,0-16,0
Молибден - До 14,0
Вольфрам - До 14,0
Ниобий - 0,5-5,0
Ванадий - 1,0-8,0
Кобальт - 2,0-12,0
Железо - Остальное
при этом сумма (молибден + вольфрам) = 6-14%.
Углерод - 1,0-2,8
Хром - 3,0-16,0
Молибден - До 14,0
Вольфрам - До 14,0
Ниобий - 0,5-5,0
Ванадий - 1,0-8,0
Кобальт - 2,0-12,0
Железо - Остальное
при этом сумма (молибден + вольфрам) = 6-14%.
Данный сплав применяется для изготовления деталей с финишной механической обработкой, например седел клапанов ДВС, и имеет твердость 54-56 HRC. Из-за использования кобальта стоимость высока, а его твердость недостаточна для работы в условиях высоких температур и абразивного изнашивания.
Технической задачей изобретения является создание износостойкого сплава для работы в условиях высоких температур и интенсивного абразивного изнашивания с хорошей технологичностью наплавки и низкой стоимостью.
Технический результат достигается тем, что предложен износостойкий сплав на основе железа, содержащий углерод, хром, молибден, ниобий, вольфрам, ванадий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит флюсующие добавки - кремний и/или бор, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 4,5-5,5
Хром - 19,0-24,0
Молибден - 5,5-7,0
Ниобий - 6,0-8,0
Вольфрам - 1,0-2,0
Ванадий - 0,5-1,0
Кремний - 1,0-4,0
Бор - 0,01-0,8
Железо - Остальное
Введение в состав сплава флюсующих добавок - кремния и/или бора - способствует повышению технологичности наплавки за счет образования легкоплавких эвтектик и связывания кислорода в шлаки, всплывающие на поверхность. Данные элементы также повышают износостойкость при высоких температурах за счет дополнительного образования силицидов и боридов, а также сложных твердых фаз с участием бора, кремния и углерода.
Углерод - 4,5-5,5
Хром - 19,0-24,0
Молибден - 5,5-7,0
Ниобий - 6,0-8,0
Вольфрам - 1,0-2,0
Ванадий - 0,5-1,0
Кремний - 1,0-4,0
Бор - 0,01-0,8
Железо - Остальное
Введение в состав сплава флюсующих добавок - кремния и/или бора - способствует повышению технологичности наплавки за счет образования легкоплавких эвтектик и связывания кислорода в шлаки, всплывающие на поверхность. Данные элементы также повышают износостойкость при высоких температурах за счет дополнительного образования силицидов и боридов, а также сложных твердых фаз с участием бора, кремния и углерода.
Присутствие бора в высокоуглеродистом сплаве начиная с 0,01% снижает склонность к графитизации и усиливает процессы карбидообразования, повышая тем самым твердость и износостойкость. При увеличении доли бора более 0,8% твердость растет, материал становится слишком хрупким, его трещиностойкость снижается.
Введение кремния начинает оказывать заметное влияние на технологичность наплавки начиная с 1%, а увеличение его содержания более чем до 4% повышает хрупкость наплавленных слоев и количество дефектов в них (поры, трещины, включения).
Данный материал представляет собой металлическую матрицу - сплав на основе железа, в которой равномерно распределены мелкодисперсные тугоплавкие металлоподобные фазы - карбиды (Cr3C2, VC, NbC, Мо2С, WC), бориды (CrB2, VB2, NbB2, Mo2B5, W2B5), силициды (CrSi2, VSi2, NbSi2, MoSi2, WSi2) и др. подобные соединения. Упрочняющие фазы имеют высокую температуру плавления (более 2200oС для боридов, более 1900oС для карбидов и более 1500oС для силицидов), они жаропрочны и жаростойки. Микротвердость боридов превышает 25 ГПа, карбидов - 13 ГПа и силицидов - 7 ГПа, что обеспечивает высокую износостойкость сплавов, упрочненных данными соединениями.
Химический состав данного сплава выбран экспериментально и указан в табл. 1.
Для получения сплава изготавливали наплавочную порошковую ленту размером 16,5 х 3,8 мм, которая затем наплавлялась на пластины из низкоуглеродистой стали размером 300 х 250 х 40 мм. Наплавку проводили в 2 слоя общей толщиной 4-5 мм на площадку 200 х 150 мм.
Режим наплавки:
сварочный ток 800 А; напряжение на дуге 30 В; вылет электрода 50 мм; размах колебаний электрода 180 мм; шаг наплавки 10 мм; скорость наплавки 32 м/час.
сварочный ток 800 А; напряжение на дуге 30 В; вылет электрода 50 мм; размах колебаний электрода 180 мм; шаг наплавки 10 мм; скорость наплавки 32 м/час.
Проводили измерения твердости и исследования структуры материала после наплавки и, с целью определения стабильности свойств при термическом воздействии, после термообработки на воздухе при 600oС в течение 1 часа (загрузка в горячую печь и охлаждение при комнатной температуре). Металлографическим методом определяли наличие пор, трещин, включений, рыхлот в наплавленном слое и на границе с основным металлом. Результаты исследований приведены в табл. 2.
Процесс наплавки стабилен, разбрызгивание металла - в пределах технологических требований, поры, трещины и шлаковые включения на поверхности и в глубине слоя незначительны.
После наплавки материал находится в неравновесном состоянии, и последующая термообработка, приводя к снятию напряжений и стабилизации структуры, одновременно снижает твердость ряда составов в пределах 1-2 единиц HRC. Увеличение доли легирующих и флюсующих элементов приводит к росту твердости. Структура и свойства наплавленного сплава после термообработки с точки зрения эксплуатационных свойств изменились незначительно, что обеспечивает стабильную износостойкость материала при высоких температурах.
Технико-экономическая эффективность применения данного сплава в металлургии обусловлена сочетанием высокой твердости и износостойкости при повышенных температурах с технологичностью нанесения и низкой стоимостью.
Стоимость кобальтсодержащих материалов (по прототипу) на 10-20% выше, чем у предлагаемых сплавов.
Заявленные сплавы были использованы для нанесения защитного покрытия методом электродуговой наплавки на рабочую поверхность лотков засыпных аппаратов доменной печи. По результатам промышленных испытаний стойкость лотков превышает 6 месяцев, что обеспечивает эксплуатацию засыпных аппаратов в течение всего межремонтного периода.
Claims (2)
1. Износостойкий сплав на основе железа, содержащий углерод, хром, молибден, ниобий, вольфрам, ванадий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит флюсующие элементы - кремний и/или бор при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Углерод - 4,5-5,5
Хром - 19,0-24,0
Молибден - 5,5-7,0
Ниобий - 6,0-8,0
Вольфрам - 1,0-2,0
Ванадий - 0,5-1,0
Флюсующие элементы - кремний и/или бор - 0,01-4,0
Железо - Остальное
2. Износостойкий сплав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве флюсующего элемента он содержит кремний в количестве 1,0-4,0%.
Углерод - 4,5-5,5
Хром - 19,0-24,0
Молибден - 5,5-7,0
Ниобий - 6,0-8,0
Вольфрам - 1,0-2,0
Ванадий - 0,5-1,0
Флюсующие элементы - кремний и/или бор - 0,01-4,0
Железо - Остальное
2. Износостойкий сплав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве флюсующего элемента он содержит кремний в количестве 1,0-4,0%.
3. Износостойкий сплав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве флюсующего элемента он содержит бор в количестве 0,01-0,8%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001107108A RU2183688C1 (ru) | 2001-03-20 | 2001-03-20 | Износостойкий сплав на основе железа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001107108A RU2183688C1 (ru) | 2001-03-20 | 2001-03-20 | Износостойкий сплав на основе железа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2183688C1 true RU2183688C1 (ru) | 2002-06-20 |
Family
ID=20247238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001107108A RU2183688C1 (ru) | 2001-03-20 | 2001-03-20 | Износостойкий сплав на основе железа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2183688C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530978C1 (ru) * | 2013-05-16 | 2014-10-20 | Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (Фонд "Энергия без границ") | Состав присадочного материала |
RU2696119C1 (ru) * | 2018-10-01 | 2019-07-31 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Наплавочный порошок на железной основе |
RU2752721C1 (ru) * | 2020-10-26 | 2021-07-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Состав для наплавки |
CN114378479A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-04-22 | 北京晟鼎新材料科技有限公司 | Kocks轧机辊环工作层堆焊复合制造和修复用药芯焊丝及其制备方法 |
-
2001
- 2001-03-20 RU RU2001107108A patent/RU2183688C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530978C1 (ru) * | 2013-05-16 | 2014-10-20 | Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (Фонд "Энергия без границ") | Состав присадочного материала |
RU2696119C1 (ru) * | 2018-10-01 | 2019-07-31 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Наплавочный порошок на железной основе |
RU2752721C1 (ru) * | 2020-10-26 | 2021-07-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Состав для наплавки |
CN114378479A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-04-22 | 北京晟鼎新材料科技有限公司 | Kocks轧机辊环工作层堆焊复合制造和修复用药芯焊丝及其制备方法 |
CN114378479B (zh) * | 2022-01-21 | 2024-03-29 | 北京晟鼎新材料科技有限公司 | Kocks轧机辊环工作层堆焊复合制造和修复用药芯焊丝及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107530771B (zh) | 新粉末组合物及其用途 | |
EP0223202B1 (en) | Iron alloy containing molybdenum, copper and boron | |
WO2013080684A1 (ja) | Ni-Fe-Cr系合金とそれを盛金したエンジンバルブ | |
EP2224031B1 (en) | Wear resistant alloy | |
WO2012063512A1 (ja) | 耐摩耗性コバルト基合金とそれを盛金したエンジンバルブ | |
WO2012063511A1 (ja) | 高靭性コバルト基合金とそれを盛金したエンジンバルブ | |
CN108145340A (zh) | 一种用于布料溜槽的耐高温耐磨粒磨损焊丝及制备方法 | |
RU2183688C1 (ru) | Износостойкий сплав на основе железа | |
MX2015005436A (es) | Valvula de motor. | |
JP4721185B2 (ja) | 金型補修用ペースト剤 | |
KR100190551B1 (ko) | Fe/cr 분산강화합금을 사용한 스키드 레일 | |
CN101748335B (zh) | 一种不含镍烧结机炉蓖条材料及其制造方法 | |
JPH0238076B2 (ja) | Yosetsunikumoryofukugofunmatsuyosetsuzai | |
JPH0128826B2 (ru) | ||
CN115815868B (zh) | 一种Fe基高温堆焊药芯焊丝 | |
RU2038406C1 (ru) | Смесь для нанесения покрытий | |
JP2839596B2 (ja) | 耐摩耗性摺動部材の製造方法 | |
RU2014193C1 (ru) | Состав для наплавки | |
Yaz | In situ formation of square shaped Fe2B borides in coated surface produced by GTAW | |
SU733930A1 (ru) | Сплав | |
KR100411671B1 (ko) | 내용접균열성 및 내마모성이 우수한 오버레이 용접용 합금강 | |
US2208116A (en) | Ferrous alloy | |
SU1723180A1 (ru) | Чугун | |
JP4663508B2 (ja) | 金型補修方法 | |
JPH06344183A (ja) | 高温耐摩耗性のすぐれた肉盛溶接用Fe基合金粉末 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20080304 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120321 |