Мартенситные материалы

Мартенситными называют наплавочные материалы, обеспечивающие образование мартенситной структуры в состоянии после наплавки. Мартенсит как структура закалки является одним из самых твёрдых структурных образований в стали, обладает высокой стойкостью при абразивном (песок, гравий) изнашивании и задирании. Вместе с тем мартенситный металл, будучи хрупким, склонен к образованию трещин. Следует также учитывать, что наплавленный слой, полученный с помощью мартенситных наплавочных материалов, при работе в условиях ударно-динамической нагрузки склонен к отрыву от основного металла.

Низколегированные мартенситные материалы (Нп-40Х3Г2МФ, Нп-40Х2Г2М, Нп-50Х6ФМС и др.), содержание легирующих элементов в которых относительно невысоко, обеспечивают в наплавке мартенситно-бейнитные структуры и отличаются сравнительно небольшой твёрдостью (45…50 HRC). Свойства наплавки повышаются в основном с увеличением содержания в ней углерода и хрома, что приводит к соответствующему возрастанию доли мартенситной составляющей.

Твёрдость наплавленного металла снижается при повышении температуры его разогрева в процессе наплавки и снижении скорости охлаждения после наплавки.

Низколегированные мартенситные материалы обычно не склонны к вторичному твердению и существенно снижают свою твёрдость при отпуске. Аналогичный эффект обнаруживается при многослойной наплавке.

Вследствие образования мартенситной структуры твёрдость наплавленного металла вблизи поверхности может достигать высоких значений, однако по мере приближения к основному металлу она снижается из-за отпуска, вызываемого термическим воздействием процесса многослойной наплавки. Снижение твёрдости выявляется с особой отчётливостью при дуговой наплавке под флюсом и других способах, отличающихся большой погонной энергией. Если наплавочный материал кроме хрома, содержит молибден, ванадий, вольфрам и другие карбидообразующие элементы, то вследствие образования двойных карбидов происходит вторичное твердение наплавленного металла.

Явление вторичного твердения используют в технологических процессах изготовления инструмента для горячего деформирования металла и прокатных валков.

Наплавленный металл при относительно низкой твёрдости отличается малой чувствительностью к образованию трещин, но по мере повышения доли мартенсита в структуре увеличивается хрупкость металла и снижается его трещиностойкость. Поэтому при наплавке среднеуглеродистых и высокоуглеродистых сталей необходимо применять меры для предотвращения образования трещин, включая нанесение подслоя из металла с более высокой вязкостью, повышение температуры разогрева металла наплавки путём предварительного подогрева и др.

Рассматриваемые наплавочные материалы, обладающие относительно низкой твёрдостью и повышенной вязкостью, могут быть предназначены для деталей, работающих в условиях трения поверхностей под высокой нагрузкой и динамического изнашивания (трения с ударно-динамической нагрузкой). Увеличения доли мартенсита в структуре наплавленного металла сопровождается повышением его стойкости к абразивному изнашиванию.

Значительно большей твёрдостью характеризуются борсодержащие мартенситные материалы наплавки (ПП-АН125, ПП-АН170, ПЛУ-25Х25Г3Ф2РН, ЛС-У10Х7ГР1), в структуре которых по границам высокоуглеродистого мартенсита расположены твёрдые карбиды и бориды. Материал отлично сопротивляется абразивному износу, задирам, но из-за повышенной хрупкости не может быть рекомендован для работы в условиях динамических нагрузок. Наплавка имеет повышенную склонность к образованию горячих и холодных трещин, поэтому ведут её, как правило, с подогревом и применением одного или нескольких подслоев. Отпуск в результате наложения нескольких слоёв практически не снижает твёрдости.

На участках действия динамической нагрузки наплавку борсодержащим мартенситным материалом следует исключать из-за опасности отрыва наплавленного металла от основного.

При высоком содержании карбидов и боридов происходит некоторое самоупрочнение наплавленного металла, твёрдость которого мало зависит от скорости охлаждения при наплавке.

Мартенситные хромистые материалы типа Нп-30Х13 после наплавки имеют в основном мартенситную структуру с небольшим содержанием феррита. Износостойкость наплавки повышается с увеличением количества углерода. Низкоуглеродистые наплавки помимо достаточной износостойкости обладают повышенной жаростойкостью и антикоррозионными свойствами. С увеличением содержания углерода (Э-120Х12Г2СФ) в структуре появляется ледебуритная составляющая, что резко повышает износостойкость наплавки и делает её пригодной для наплавки режущих кромок инструмента.

Дата добавления: 2015-07-07