4. Современные наплавочные материалы. Материалы для восстановительной и износостойкой наплавки. Коррозионностойкие наплавочные материалы. Характеристика, свойства и области применения

Сущность процесса наплавки состоит в расплавлении присадочного материала с высокими эксплуатационными свойствами теплом газового пламени, электрической дугой или других источников тепла и соединение его с основным металлом детали. При этом способе можно сравнительно быстро получить слой наплавленного металла значительной толщины, что особенно важно при восстановлении сильно изношенных деталей. Операции наплавления в этих случаях можно проводить многократно, что уменьшает расход запасных частей.

Наплавку материалов с необходимыми свойствами применяют также для повышения твёрдости и износостойкости рабочих поверхностей деталей, изготовленных из обычных конструкционных сталей.

Методом наплавки можно создать биметаллические изделия, у которых высокие показатели поверхности сочетаются с удовлетворительной вязкостью сердцевины, изготовленной из дешёвой углеродистой стали. Это позволяет получить большую экономию дорогих легированных сталей.

Широкое применение наплавки получило в связи с гибкостью, простотой и экономичностью этого способа, возможностью наносить на поверхность детали материал любого химического состава и физико-механических свойств. Это позволяет создавать на поверхности деталей слой материала, обладающий различными свойствами: хорошей сопротивляемостью износу при комнатной и повышенной температурах, высокой твёрдостью и жаростойкостью, способностью сопротивляться термической усталости, сохранять длительную стойкость в агрессивных средах, иметь высокую стойкость против струйного и абразивного износов.

Наплавку применяют для упрочнения многих деталей металлургического оборудования. Так, в прокатном производстве упрочняют электродуговой наплавкой валки гладкие и калибровочные различных станов, детали шпинделей прокатных станов, ножи для горячей и холодной резки проката, ролики правильных машин и рольгангов, прессовый инструмент, волочильный инструмент и др.

Применение различных наплавочных материалов зависит от необходимости получить нужные свойства наплавленного металла.

4.1. Материалы для восстановительной и износостойкой наплавки

К группе литых твёрдых сплавов относятся стеллиты (марок В2К и В3К) и стеллитоподобные сплавы (сормайт № 1 и сормайт № 2). Эти сплавы представляют собой раствор карбида хрома в кобальте, никеле и железе. Основой твёрдого раствора стеллитов является кобальт, а стеллитоподобных сплавов – никель или железо.

Зернообразные твёрдые сплавы представляют собой механическую смесь одного или нескольких металлов с углеродом и боридами. При расплавлении электродом образуется сплав – твёрдый раствор карбидов этих металлов в железе. К этой группе относятся вокар, сталинит, висхом-9 и боридные смеси.

Порошковые электроды изготавливают из порошковой проволоки с нанесением различных покрытий. Наиболее дешёвыми и доступными наполнителями этих электродов являются ферромарганец и сталинит.

К литым и спечённым карбидам относится сплав рэлит в виде трубчатых электродов для наплавки газовым пламенем и в виде дроблёных зёрен для наплавки токами высокой частоты.

Металлические электроды позволяют в широких пределах изменять химический состав и свойства наплавленного металла. Это достигается путём легирования наплавленного металла с помощью электродного покрытия с необходимым количеством легирующих элементов. Простота использования этих электродов даёт возможность применять их для наплавки деталей, работающих в разнообразных условиях.

По виду обмазки и марке стали стержней электроды для наплавки деталей делятся на три группы:

1. с легирующими покрытиями и стержнями из малоуглеродистой стали (Св-08, Св-15);

2. со стержнями из легированной стали (Св-30ХГА, Св-12МХ);

3. комбинированные электроды, в которых легирование через стержень дополняется легированием через покрытие.

Толщину наплавляемого слоя устанавливают в зависимости от условий работы детали и толщины износа поверхности. Для деталей, работающих на истирание, она не должно превышать 2,5…4 мм. При ручной наплавке колебания толщины одного слоя может быть в пределах 0,25…0,5 мм.

Сормайтом № 1 обычно наплавляют слой толщиной 0,5…5 мм и лишь иногда толщиной 12…16 мм (например, линеек прокатных станов). Толщина слоя сормайта обычно составляет 1,5…3,5 мм и иногда достигает 7…10 мм. Покрытие толщиной более 1,5 мм обычно получают из нескольких слоёв, так как при покрытии в один слой сплав перемешивается с основным металлом.

Выбор марки наплавочного материала производится в соответствии с условиями работы упрочняемых деталей и особенностями применяемого метода наплавки.