RU2520879C1 - Steel part inductive hard-facing - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: prior to inductive hard-facing of the charge, the part is subjected to preliminary hardening to the depth of 0.3-0.6 mm. Used charge consists of the mix of 20-30% of boron carbide and 70-80% of flux. Said mix in depth of 0.8-1.4 mm is applied on the part. Said charge is fused by high-frequency current and cured at, at least, 1240°C for 50-70 s.

EFFECT: ruled out undesirable structures in the ply, hence, higher wear resistance.

3 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области упрочнения рабочих органов, работающих в условиях интенсивного изнашивания, и может быть использовано в сельхозмашиностроении, горнодобывающей промышленности, дорожном строительстве, ремонте техники.The invention relates to the field of hardening of working bodies operating in conditions of intensive wear, and can be used in agricultural machinery, mining, road construction, repair of equipment.

Известен способ индукционной наплавки, включающий нанесение на упрочняемую поверхность детали (заготовок) ровным слоем наплавочной шихты, состоящей из твердого сплава и флюса, затем участок с шихтой помещают в индуктор высокочастотного нагрева, после его включения электромагнитное поле, передаваемое через индуктор, нагревает поверхность детали, тепло передается шихте, которая расплавляется. Расплав затвердевает, образуя расплавленный слой заданной толщины (Индукционная наплавка износостойких сплавов. Сборник статьей под общей редакцией Ткачева В.Н., Ростов-на Дону, ОНТН, 1963, с.41-42). Недостаток указанного способа индукционной наплавки состоит в том, что наплавленный твердый сплав содержит доэвтектическую структуру. Она имеет повышенную износостойкость, почти в два раза.A known method of induction surfacing, including applying to the hardened surface of the part (workpieces) with an even layer of surfacing charge consisting of a hard alloy and flux, then the section with the charge is placed in the high-frequency heating inductor, after it is turned on, the electromagnetic field transmitted through the inductor heats the surface of the part, heat is transferred to the charge, which melts. The melt solidifies, forming a molten layer of a given thickness (Induction surfacing of wear-resistant alloys. Collection of articles edited by Tkachev V.N., Rostov-on-Don, ONTN, 1963, p.41-42). The disadvantage of this method of induction surfacing is that the deposited hard alloy contains a pre-eutectic structure. It has increased wear resistance, almost twice.

Наиболее близкой по своей технической сущности является способ индукционной наплавки шихты на стальную деталь, включающий размещение на поверхности детали шихты, состоящей из карбида бора и флюса для индукционной наплавки, нагрев поверхности детали токами высокой частоты с расплавлением шихты и выдержку в течение заданного времени при заданной температуре с получением упрочненного подслоя (RU №2447194, 10.04.2012).The closest in technical essence is the method of induction surfacing of the charge on a steel part, including placing on the surface of the part of the mixture, consisting of boron carbide and flux for induction surfacing, heating the surface of the part with high-frequency currents with melting the mixture and holding for a predetermined time at a given temperature with obtaining a reinforced sublayer (RU No. 2447194, 04/10/2012).

Недостаток этого способа состоит в том, что для создания подслоев на упрочняемой поверхности, состоящих из карбидов, вольфрама и кобальта, предотвращающих образование доэвтектической структуры в наплавленном слое при последующей наплавке твердого сплава используется сложное аппаратурное оформление, состоящее как из электрического, так и механического компонентов. Кроме того, способ ограничен в применении, когда возникает необходимость осуществления упрочнения по большим площадям (больше 10000 мм²).The disadvantage of this method is that to create sublayers on the hardened surface, consisting of carbides, tungsten and cobalt, which prevent the formation of a hypereutectic structure in the deposited layer during subsequent hardfacing, a complex hardware design is used, consisting of both electrical and mechanical components. In addition, the method is limited in application when it becomes necessary to carry out hardening over large areas (more than 10000 mm ² ).

Технической сущностью настоящего изобретения является повышение износостойкости наплавленного слоя при индукционной наплавке и упрощение аппаратурного оформления при упрочнении деталей (заготовок).The technical essence of the present invention is to increase the wear resistance of the deposited layer during induction surfacing and simplify the hardware design when hardening parts (blanks).

Настоящая техническая сущность достигается тем, что в способе индукционной наплавки шихты на стальную деталь, включающем размещение на поверхности детали шихты, состоящей из карбида бора и флюса для индукционной наплавки, нагрев поверхности детали токами высокой частоты с расплавлением шихты и выдержку в течение заданного времени при заданной температуре с получением упрочненного подслоя, используют шихту с содержанием карбида бора 20-30% и флюса для индукционной наплавки 70-80%, шихту размещают на поверхности детали слоем толщиной 0,8-1,4 мм, а выдержку осуществляют в течение 50-70 сек при температуре не ниже 1240° с получением упрочненного подслоя на глубину 0,3-0,6 мм.The present technical essence is achieved by the fact that in the method of induction surfacing of the charge on a steel part, including placing on the surface of the part of the charge, consisting of boron carbide and flux for induction surfacing, heating the surface of the part with high-frequency currents with melting the charge and holding for a given time at a given time temperature to obtain a hardened sublayer, use a mixture with a content of boron carbide of 20-30% and flux for induction surfacing of 70-80%, the mixture is placed on the surface of the part with a layer thickness of 0.8-1.4 mm, and exposure is carried out for 50-70 seconds at a temperature not lower than 1240 ° to obtain a hardened sublayer to a depth of 0.3-0.6 mm

Рис 1. Наплавочная шихта, наносимая на поверхность заготовки.Fig 1. Surfacing charge applied to the surface of the workpiece.

Рис.2. Структура наплавленного слоя индукционной наплавкой с боридным подслоем.Fig. 2. The structure of the deposited layer by induction surfacing with a boride sublayer.

Рис.3. Структура наплавленного слоя твердого сплава, наплавленного на сталь 65Г.Fig. 3. The structure of the deposited layer of hard alloy deposited on steel 65G.

Позицией 1 на рис.1 обозначена поверхность заготовки без борированного подслоя, а позицией 2 с борированным подслоем. На рис.2-3 поз.3 - основной металл, 4 полоска мартенситно-аустенитная, 5 тонкодифференцированная эвтектика, 6 карбиды, 7 карбобориды, 8 зона доэвтектической структуры в наплавленном слое (динариды).Position 1 in Fig. 1 denotes the surface of the workpiece without a borated sublayer, and position 2 with a borated sublayer. In Fig. 2-3, pos. 3 - base metal, 4 martensitic-austenitic strip, 5 finely differentiated eutectic, 6 carbides, 7 carboborides, 8 zone of hypereutectic structure in the deposited layer (dinarides).

Пример осуществления способа. Способ осуществляли следующим образом: из проката стали 65Г вырезали заготовки 80×60×8 мм в количестве 74 шт. и разделяли на 4 партии по 6 шт. в каждой.An example implementation of the method. The method was carried out as follows: from the rolled steel 65G, blanks 80 × 60 × 8 mm were cut in an amount of 74 pcs. and divided into 4 lots of 6 pcs. in each.

Все заготовки разделили на два участка равной величины по длине, и на один из них наносится боридный подслой из порошковой смеси, содержащей 70-80% флюса и 20-30% карбида бора в различных соотношениях толщиной 0,8-1,4 мм специальным дозатором. Подготовленную заготовку помещали в индуктор с двумя параллельными ветвями, подключенный к высокочастотному преобразователю «Элист 120 ПЗ» и нагревали и выдерживали в течение 50-70 с при температуре не ниже 1240°C, которую определяли посредством хромельалюмелеевой термопары (0,2 мм) с записью данных на монитор компьютера. Вырезались темплеты из обоих участков для проведения структурных исследований наплавленного слоя (микроскоп МИМ-7), по результатам проведенных исследований установили следующее оптимальное содержание компонентов борирующего состава смеси, время нагрева и выдержки при температуре не ниже 1240°C.All blanks were divided into two sections of equal size in length, and on one of them a boride sublayer from a powder mixture containing 70-80% flux and 20-30% boron carbide in various proportions with a thickness of 0.8-1.4 mm was applied with a special dispenser . The prepared billet was placed in an inductor with two parallel branches connected to the Elist 120 PZ high-frequency transducer and heated and held for 50-70 s at a temperature not lower than 1240 ° C, which was determined using a chromel-alumel thermocouple (0.2 mm) with recording data on a computer monitor. The templates were cut from both sites for structural studies of the deposited layer (MIM-7 microscope), the following optimal content of the components of the boron composition of the mixture, the heating and holding times at a temperature of at least 1240 ° C were established by the results of the studies.

При содержании карбида бора менее 20%, например 10%, образуются отдельные участки со значительным перепадом, по толщине борированного подслоя на упрочняемой поверхности заготовки 0,2…0,4 мм, что не обеспечивает стабильное подавление образования доэвтектической структуры в наплавленном слое.When the boron carbide content is less than 20%, for example 10%, separate sections with a significant difference are formed, the thickness of the borated sublayer on the hardened surface of the workpiece is 0.2 ... 0.4 mm, which does not provide stable suppression of the formation of a hypereutectic structure in the deposited layer.

Если содержание карбида бора в смеси больше 30%, например 40%, рост глубины подслоя увеличивается незначительно, в пределах 0,01…0,02 мм и приводит к перерасходу дорогостоящего компонента.If the content of boron carbide in the mixture is more than 30%, for example 40%, the increase in the depth of the sublayer increases slightly, in the range of 0.01 ... 0.02 mm and leads to cost overrun of the expensive component.

Высота насыпки борирующей смеси на поверхности упрочняемой заготовки регламентируется тем, что если насыпаемый слой меньше 0,8 мм, например 0,6 мм, то глубина максимального борированного подслоя достигает величины не более 0,20-0,25 мм.The height of the filling of the borating mixture on the surface of the hardened billet is regulated by the fact that if the filled layer is less than 0.8 mm, for example 0.6 mm, then the depth of the maximum borated sublayer reaches a value of not more than 0.20-0.25 mm.

При высоте насыпки на детали заготовки смеси более чем 1,4 мм, например, 1,6 мм - приводит к увеличению времени борирования и перерасходу борирующих компонентов.When the height of the fill on the workpiece details of the mixture is more than 1.4 mm, for example, 1.6 mm, this leads to an increase in the time of boration and an overexpenditure of boron components.

Время борирования поверхности заготовок в течение 50 с определяется тем, что его достаточно для образования борированного подслоя глубиной 0,3-0,6 мм при температуре не ниже 1240°C. При времени борирования из порошковой смеси стали 65Г, например 40 с, толщина подслоя (борированного) не превышает 0,25 мм. В случае, когда время борирования увеличивается более 70 с, например 80 с, значительного увеличения толщины борированного подслоя не происходит (0,04-0,05 мм), но снижается производительность процесса борирования поверхности заготовки индукционным методом и увеличивается расход электроэнергии.The time of boronation of the surface of the workpieces for 50 s is determined by the fact that it is sufficient for the formation of a borated sublayer with a depth of 0.3-0.6 mm at a temperature not lower than 1240 ° C. When the time of boronation from a powder mixture of steel 65G, for example 40 s, the thickness of the sublayer (borated) does not exceed 0.25 mm. In the case when the boron time increases for more than 70 s, for example, 80 s, a significant increase in the thickness of the borated sublayer does not occur (0.04-0.05 mm), but the productivity of the process of boroning the workpiece surface decreases by the induction method and the electric power consumption increases.

Температура 1240°C, достигаемая на упрочняемой поверхности в процессе формирования боридного подслоя, определяется тем, что обеспечивается интенсивный процесс борирования, флюс (шлак) не прерывается и предотвращает окисление активного бора (свободного), который образуется в результате химических реакций компонентов флюса. Так, например, при температуре 1200°C интенсивность борирования снижается при всех выше установленных оптимальных параметрах борирования и не превышает глубины 0,6 мм. При более высоких температурах 1280°C толщина подслоя не достигает величины 0,3-0,6 мм, очевидно из-за того, что бор начинает окисляться (частично).The temperature of 1240 ° C, achieved on the hardened surface during the formation of the boride sublayer, is determined by the fact that an intensive boronization process is ensured, the flux (slag) is not interrupted and prevents the oxidation of active boron (free), which is formed as a result of chemical reactions of the flux components. So, for example, at a temperature of 1200 ° C, the intensity of boration decreases with all the optimal optimal parameters for boration set above and does not exceed a depth of 0.6 mm. At higher temperatures of 1280 ° C, the sublayer thickness does not reach a value of 0.3-0.6 mm, apparently due to the fact that boron begins to oxidize (partially).

Таким образом, данное техническое решение позволяет подавить образование нежелательных структур в наплавленном слое (доэвтектическую).Thus, this technical solution allows to suppress the formation of undesirable structures in the deposited layer (pre-eutectic).

Claims (1)

Способ индукционной наплавки шихты на стальную деталь, включающий размещение на поверхности детали шихты, состоявшей из карбида бора и флюса для индукционной наплавки, нагрев поверхности детали токами высокой частоты с расплавлением шихты и выдержку в течение заданного времени при заданной температуре с получением упрочненного подслоя, отличающийся тем, что используют шихту с содержанием карбида бора 20-30% и флюса 70-80%, при этом шихту размещают на поверхности детали слоем толщиной 0,8-1,4 мм, а выдержку осуществляют в течение 50-70 сек при температуре не ниже 1240° с получением упрочненного подслоя на глубину 0,3-0,6 мм. The method of induction surfacing of the charge on a steel part, including placing on the surface of the part of the mixture, consisting of boron carbide and flux for induction surfacing, heating the surface of the part with high-frequency currents with melting the mixture and holding for a predetermined time at a given temperature to obtain a hardened sublayer, characterized in that use a mixture with a content of boron carbide of 20-30% and a flux of 70-80%, while the mixture is placed on the surface of the part with a layer thickness of 0.8-1.4 mm, and exposure is carried out for 50-70 seconds at The temperature not lower than 1240 ° reinforced underlayer to give a depth of 0.3-0.6 mm.

Images