5.2.4. Переход углерода

Важнейшая проблема, возникающая при наплавке коррозионно-стойкой стали на низколегированную сталь, состоит в том, что при последующей длительной термообработке на границе между основным и наплавленным металлом образуется хрупкий науглероженный слой. Он становится причиной возникновения трещин при испытаниях на боковой изгиб.

Возникновение науглероженного слоя связано с диффузией углерода из состава основного металла в наплавленный металл, имеющий в составе элементы с большим химическим сродством к углероду.

Это обусловлено большой разностью по содержанию углерода между основным и наплавленным металлом, а также по содержанию в них карбидообразующих элементов (хрома, титана, ниобия). Содержание углерода в граничном науглероженном слое, зависящее от режима термообработки, состава основного и наплавленного металлов, часто превышает 2%.

5.3. Роль среды при наплавке

5.3.1. Газовая наплавка

В зависимости от состава горючей смеси ацетилено-кислородное пламя может быть науглероживающим, восстановительным (или нормальным) и окислительным.

Газовую наплавку стеллита и других материалов осуществляют обычно науглероживающим пламенем, хотя иногда, в частности при наплавке сплавом колмоной (система Ni – Cr – B – Si), используют нормальное пламя, а при наплавке латуни или кремнистой бронзы (наплавку осуществляют с использованием флюса) необходимо применение даже слегка окисленного пламени.

Повышение содержания углерода в наплавленном металле за счёт его осаждения на поверхности при газовой наплавке вызывает снижение коррозионной стойкости, относительного удлинения и других механических свойств.

5.3.2. Дуговая наплавка

При дуговой наплавке покрытыми электродами или автоматической наплавке под флюсом электродное покрытие или флюс превращаются в шлак, химическое взаимодействие которого с металлом ванны обеспечивает его рафинирование, кроме того, шлак защищает ванну от загрязнения окружающим воздухом.

Рафинирующая способность шлака зависит от основности.

По результатам расчёта с использованием приведённого уравнения можно выделить три группы флюсов: основные, нейтральные и кислые. Флюсы с основностью ~1 относятся к нейтральным флюсам, с основностью >1 – к основным, с основностью <1 – к кислым.

Основные флюсы образуют шлак с сильной раскислительной способностью, обеспечивают получение наплавленного металла с незначительным содержанием примесей при хорошем выходе по углероду, марганцу и хрому. Кислые флюсы с высоким содержанием двуокиси кремния обеспечивают повышение содержания кремния в наплавленном металле, восстанавливаемого в процессе наплавки из кремнезёма шлака. Вместе с тем кислые флюсы, обеспечивая образование шлака оптимальной вязкости, улучшают внешний вид наплавленного валика. Преимущество кислых флюсов связано с уменьшением содержания диффузионного водорода в наплавленном металле.

Кроме рафинирования металла и влияния на формирование валика роль шлака состоит в предотвращении чрезмерно быстрого охлаждения наплавленного металла, в обеспечении его отжига.