Порошковая проволока для получения износостойких покрытий

Предлагаемая полезная модель относится к области материалов для получения покрытий напылением с применением сварочных процессов, а именно к порошковым проволокам для получения износостойких покрытий, работающих в условиях трения металла по металлу, ударно-абразивного воздействия. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и сердечника, выполненного из шихты, в состав которого введены (в масс.%): феррохром высокоуглеродистый 10-15, алюминиевый порошок 0,8-1,2, ферротитан 3-5 и железный порошок 1-3. Коэффициент заполнения проволоки (массовая доля всего сердечника по отношению к массе всей проволоки) составляет 14-20%.

Состав предлагаемой проволоки обеспечивает получение покрытия, в структуре которого, кроме мартенсита и карбидов, имеется метастабильный аустенит, способный превращаться в мартенсит при микропластических деформациях, вызванных рабочим нагружением или предварительной обкаткой шариком или роликом. Твердость покрытий, получаемых при напылении проволокой, регулируется от 30 до 55 единиц по шкале Роквелла.

Предлагаемая полезная модель относится к области материалов для получения покрытий с применением сварочных процессов, а именно к порошковым проволокам для получения износостойких покрытий с использованием процесса электродуговой или газопламенной металлизации. Нанесение таких покрытий на детали машин осуществляется путем плавления проволоки в электрической сварочной дуге или газовом пламени, распыления потоком сжатого газа и осаждения частиц сплава на упрочняемую поверхность.

Порошковые проволоки, аналогичные по назначению предлагаемой, известны. К ним относится, в частности, проволока, описанная в статье Борисовой А.Л. с соавторами "Структура и свойства покрытий на основе феррохрома и ферроалюминия, полученных электродуговой металлизацией из порошковых проволок" в журнале "Автоматическая сварка", 1995, 6, с.3-6. Такая проволока состоит из стальной трубки-оболочки и сердечника (шихты), изготовленного из смеси компонентов: феррохрома высокоуглеродистого и ферроалюминия. Проволока изготавливается путем сворачивания ленты в трубку, засыпания в нее шихты и последующего волочения в фильерах до требуемого диаметра. Покрытия, полученные с использованием этой проволоки отличаются высокой твердостью и износостойкостью, что существенно повышает ресурс работы упрочненных деталей. Еще больший эффект дают проволоки, разработанные в более позднее время, например, проволока, описанная в статье Похмурского В.И. с соавторами «Порошковые проволоки систем FeCrB+Al и FeCr+Al+С для электродуговой металлизации» в журнале "Автоматическая сварка", 2002, 3, с.32-35).

В качестве прототипа нами принята «Порошковая проволока для дуговой металлизации», защищенная патентом на полезную модель 80378. Как и предлагаемая нами, она состоит из стальной оболочки и сердечника, в составе которого имеются феррохром, алюминий и ферротитан.

Так же как и прототип, предлагаемая порошковая проволока содержит стальную оболочку и сердечник, выполненный из шихты, в состав которой введены: феррохром высокоуглеродистый, алюминиевый порошок, ферротитан.

Задачей предлагаемой модели является расширение технологических возможностей проволоки для получения покрытий, в частности, за счет регулирования соотношения метастабильного аустенита и мартенсита в структуре покрытия, и, соответственно его твердости.

Указанная задача решается тем, что проволока состоит из стальной оболочки и сердечника, выполненного из шихты, включающей феррохром высокоуглеродистый, алюминиевый порошок, ферротитан, отличающаяся тем, что в состав шихты, из которой выполнен сердечник, дополнительно введен железный порошок, при следующем соотношении компонентов

(в мас.%):

при этом масса сердечника составляет 14-20% по отношению к массе всей проволоки.

Также как и в прототипе состав предлагаемой проволоки обеспечивает получение покрытия, в структуре которого, кроме мартенсита и карбидов, имеется метастабильный аустенит, способный превращаться в мартенсит при микропластических деформациях, вызванных рабочим нагружением или предварительной обкаткой шариком или роликом.

В отличие от прототипа, предлагаемая порошковая проволока в составе сердечника содержит (в мас.%):

высокоуглеродистый феррохром марки FeCrC90LSLP по ГОСТ 4757-91	10-15,
ферротитан марки ФТи35С5 по ГОСТ 4761-91	3-5
алюминиевый порошок ПА-3 по ГОСТ 6058-81	0,8-1,2.

Кроме этого, в состав сердечника введен железный порошок марки ПЖВ по ГОСТ 9849-86 в количестве 1-3%.

При этом высокоуглеродистый феррохром марки FeCrC90LSLP по ГОСТ 4757-91 может быть заменен на феррохром высокоуглеродистый ФХ-800 по ГОСТ 4757-79, ферротитан марки ФТи35С5 может быть заменен на Фти70 (с соответствующим пересчетом по содержанию титана), а алюминиевый порошок ПА-3 по ГОСТ 6058-81 может быть заменен на АПВ по ТУ 48-5-152-78.

Массовая доля всего сердечника по отношению к массе всей проволоки (коэффициент заполнения) составляет 14-20%. Расширение диапазона коэффициента заполнения (отношения массы сердечника к массе всей проволоки) в сравнении с прототипом обусловлено необходимостью введения в состав сердечника железного порошка, а также регулирования концентраций остальных компонентов.

Достигаемый технический результат состоит в том, что предлагаемая проволока за счет варьирования содержания компонентов в заданных пределах позволяет регулировать твердость напыленных покрытий в пределах от 30 до 55 единиц по шкале Роквелла, что обеспечивает более высокие потребительские свойства проволоки для получении износостойких покрытий в зависимости от требований потребителей. Так, например, при содержании железного порошка 1% возможно получить максимальную твердость покрытия до 55 единиц по шкале Роквелла. При максимальном содержании железного порошка 3% возможно получить минимальную твердость покрытия около 30 единиц по шкале Роквелла, что обеспечивает лучшую обрабатываемость резанием напыленных покрытий.

Порошковая проволока для получения износостойких покрытий, состоящая из стальной оболочки и сердечника, выполненного из шихты, включающей феррохром высокоуглеродистый, алюминиевый порошок и ферротитан, отличающаяся тем, что в состав шихты сердечника дополнительно введен железный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:

при этом масса сердечника составляет 18-20% по отношению к массе всей проволоки.