Obrabotka Metallov 2013 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (59) 2013 45 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ поверхностного слоя деталей является важней- шей частью проблемы повышения эксплуата- ционной надежности технических средств. При этом процесс формирования необходимой струк- туры базируется на рациональном сочетании химико-физических свойств присадочного мате- риала с технологическими параметрами процес- сов нанесения металлопокрытия и упрочнения материала. При наплавке и сварке чугуна важны близкие по своим значениям коэффициенты ли- нейного расширения присадочного материала и чугуна основы, что снижает вероятность обра- зования трещин в сварном соединении от напря- жений при кристаллизации шва и обеспечивает малый градиент термических напряжений в вос- становленной детали в условиях эксплуатации при высоких температурах. Для большей части деталей твердость в наплавленном состоянии достаточна на уровне НВ 1800 ... 2150 МПа. 2. Методика экспериментального исследования В настоящей работе для снижения теплового воздействия на основной металл наплавляемой детали в зоне сплавления и получения наплав- ленного слоя, совместимого с основой по коэф- фициенту теплового линейного расширения, в качестве наплавочного материала использовали стружку серого чугуна, полученную при меха- нической обработке заготовок. Кроме того, при- менение порошка из серого чугуна – перспек- тивный путь снижения стоимости наплавленных покрытий на деталях из чугуна и экономии нике- левых и кобальтовых сплавов. Наплавку выполняли методом ручной элек- тродуговой сварки. Подготовку наплавочного порошка производили, используя обычные при- емы порошковой металлургии [4]. При наплавке поверхности чугунных образ- цов применяли следующие технологии электро- дуговой сварки (технологические схемы, табл. 1, параметры режимов наплавки, табл. 2): схема № 1 – оплавление уложенного на по- верхность слоя стружки угольным электродом диаметром 10 мм; схема № 2 – наплавка специально изготов- ленным трубчатым порошковым электродом. В качестве оболочки электродов использовали малоуглеродистую сталь толщиной 0,3 мм. Диа- метр порошкового электрода составил 8 мм; схема № 3 – наплавка гибким порошковым электродом. Для получения гибкого электрода изготавливали оболочку из завитой в спираль сварочной проволоки диаметром 1 мм мар- ки СВ08Г2С. Наружный диаметр полученного электрода равнялся 8 мм; схема № 4 – оплавление уложенного на по- верхность слоя стружки покрытым электродом типа Э46 марки ОК-46. Плавящийся электрод из малоуглеродистой стали использовали для раз- бавления металлом электрода металла свароч- ной ванны и уменьшения концентрации углеро- да в наплавленном слое. Режимы наплавки приведены в табл. 2. 3. Результаты и обсуждение Схемы наплавки и полученная в результате микроструктура зоны сплавления и наплавлен- ного металла с указанием его твердости приве- дены в табл. 1. При наплавке чугуна по схеме № 1 мето- дом расплавления уложенного на поверхность слоя стружки угольным электродом диаметром 10 мм получен наплавленный слой с эвтектиче- ской структурой. Форма цементита эвтектоида, входящего в состав карбидной эвтектики, гло- булярная. Твердость наплавленного слоя соста- вила HRC 45–49. В наплавленном металле не отмечается пористость и другие макродефекты. Однако в зоне сплавления не удалось избежать образования хрупких структур ледебурита и мартенсита. Кроме того, способ наплавки чугуна расплавлением порошкового слоя, уложенного на поверхность ремонтируемого изделия, имеет ограничения по пространственному положению поверхностей деталей при наплавке, которое должно быть, главным образом, нижним. Наплавка с использованием трубчатых по- рошковых электродов (схемы № 2 и 3) расширя- ет технологические возможности с точки зрения пространственного положения шва. При наплавке обоими порошковыми электро- дами получили наплавленный слой с заэвтекто- идной и доэвтектической структурой металла и твердостью HRC 40–44. Присутствуют отдель- ные мелкие графитовые включения.