Материалы для наплавки

Получение наплавленного слоя с особыми свойствами, как правило, связано с использованием сплавов со значительным количеством легирующих элементов.

Для наплавки применяются проволоки сплошного сечения и порошковые, ленты холоднокатаные, порошковые и спеченные порошки, покрытые электроды, литые прутки, гибкие шнуры, флюсы плавленые и керамические и другие материалы.

При дуговой наплавке плавящимся или неплавящимся электродом в среде защитных инертных газов и плазменной наплавке химический состав наплавленного металла по всем основным легирующим элементам примерно соответствует химическому составу электродного материала.

При наплавке в среде защитных газов легирование наплавленного металла достигается в основном выбором соответствующего присадочного металла (электродная проволока сплошного сечения, порошковая и др.) или применением дополнительных наплавочных материалов (паст, перед сваркой наносимых на кромки, или присадочных прутков, порошков, засыпаемых на поверхность перед сваркой или вдуваемых в сварочную ванну, дополнительных проволок, прутков, укладываемых на поверхность или подаваемых в сварочную ванну, и др.).

Наплавка электродами, имеющими специальные покрытия, позволяет обеспечить довольно значительное легирование через составляющие электродного покрытия (обычно вводимые в покрытия в виде порошков металлов, сплавов или углеродистых составляющих) или посредством выбора состава металлического стержня электрода.

Переход легирующих элементов из стержня и покрытия электрода зависит от свойств элемента (его сродства к кислороду, температуры испарения и др.), от композиции электродного покрытия и металла стержня электрода, а также от коэффициента массы покрытия. Варьируя составы электродного стержня и покрытия, можно получить множество составов наплавленного металла, легированных различными элементами и, следовательно, обладающими различными свойствами в исходном состоянии после наплавки или после последующей термообработки.

При наплавке под флюсом легирование осуществляется, как правило, с использованием следующих материалов.

1. Углеродистая или легированная электродная проволока сплошного сечения, металлическая холоднокатаная, литая или спрессованная из порошков ленты и нелегирующие или слаболегирующие, слабоокислительные плавленые, а также керамические флюсы (хотя иногда для наплавки углеродистых и низколегированных сталей используют высококремнистые, высокомарганцовистые флюсы, приводящие к окислению ряда легирующих элементов при наплавке).

2. Порошковая проволока (порошковая лента) при тех же флюсах. Порошковая проволока может содержать до ~ 40 % легирующих металлических составляющих от общей массы проволоки. В ленты сложной формы может быть введено до 70 % легирующих металлических составляющих.

3. Легирующие флюсы, в основном керамические, содержащие легирующие металлические добавки, и флюсы-смеси.

4. Порошки, предварительно засыпаемые на наплавляемую поверхность или используемые в процессе наплавки, а также легированные прутки, укладываемые на наплавляемую поверхность и др.

Применение в качестве плавящегося электрода ленты весьма целесообразно. В качестве наплавочных применяют обычно ленты холоднокатаные толщиной 0,4 – 1 мм и шириной 20 – 100 мм, а также ленты, получаемые прокаткой залитого в охлаждаемые валки жидкого металла (например, чугуна) и спрессованные холодной прокаткой из порошков и дополнительно спеченные – металлокерамические.

Весьма разнообразные составы наплавленного металла могут быть получены посредством порошковых проволок и лент, изготовляемых из низкоуглеродистой ленты и сердечника, состоящего из смеси металлических порошков или смеси металлических порошков и газо- и шлакообразующих компонентов.

Керамические флюсы обычно используют при наплавке низкоуглеродистой и низколегированной проволокой. Так, керамический флюс АНК-18 (~ 6,5 % СаСО3; ~ 27 % CaF2; ~ 28 % MgO; ~ 18 %Аl2O3; ~ 2,5 Na2O +K2O; ~ 6 % Cr; ~ 2,5 % Mn; ~ 0,16 % С; ~ 2 % Al; ~ 0,25 Ti; ~ 0,25 % Si и 3,5 % Fe) при использовании нелегированной проволоки марки Св-08А при оптимальных режимах обеспечивает получение наплавленного металла состава 0,15 – 0,25 % С; 0,2 – 0,4 % Si; 1 – 1,8 % Mn; 3 – 5 % Cr; S <0,04 %; P <0,03 % и имеющего твердость HRC 35 – 45.