Одним из основных требований, предъявляемых к технологии наплавки аустенитных коррозионностойких покрытий на углеро­дистые стали, является требование по снижению доли участия основного металла в аустенитном металле наплавки с целью пред­отвращения возможности образования хрупких составляющих в структуре наплавленного соединения и снижения его корро­зионной стойкости. Доля основного металла в аустенитном ме­талле наплавки зависит от глубины проплавления основного ме­талла, последняя определяется, главным образом, способом и режимом наплавки. При ручной дуговой наплавке перлитных

10 А. Е. Вайнерман и др.

сталей аустенитными электродами доля основного металла в пер­вом слое металла наплавки составляет около 30—40%. Во втором слое ее удается снизить до 15—25%. И только'в четвертом слое наплавки доля основного металла составляет 3—6% [35].

При автоматической наплавке под слоем флюса нержавеющей проволокой на стали перлитного класса за счет регулирования режима наплавки удается получить минимальную глубину про­плавления в пределах 1,7 мм; доля основного металла в первом слое металла наплавки составляет при этом около 27%. Снизить долю основного металла в первом слое металла наплавки меньше 27% при этом способе наплавки путем изменения параметров режима не удается, так как это приводит к нестабильности процесса наплавки и часто не обеспечивает сплавления металла наплавки с основным металлом.

Введением дополнительной, электрически изолированной при­садочной проволоки в зону горения дуги ори автоматической электродуговой наплавке под слоем флюса нержавеющих сталей на стали перлитного класса удается уменьшить долю основного металла в первом слое металла наплавки до 17—18% [52].

При автоматической аргоно-дуговой наплавке антикоррозион­ных покрытий плавящимся электродом с подачей дополнительной присадочной проволоки и поперечными колебаниями горелки, при удовлетворительном качестве наплавки глубину проплавления основного металла можно уменьшить до 1,0—1,5 мм; при этом доля основного металла в первом слое металла наплавки, по данным Т. И. Ивановой и В. Г. Буланцева, составляет около 10—15%.

Применение автоматической наплавки антикоррозионных по­крытий ленточным электродом под слоем флюса позволяет умень­шить глубину проплавления до 0,9 мм и снизить долю основного металла в первом слое металла наплавки до 10% [97]. При на­плавке нержавеющих сталей на стали перлитного класса плазмен­ной струей с токоведущей присадочной проволокой глубину про­плавления основного металла можно уменьшить до 0,3 мм, а долю основного металла в первом слое металла наплавки до 5%.

Известно, что при использовании присадочных материалов из стали типа Х18Н9 резкое падение пластичности металла шва наблюдается уже при проплавлении перлитной стали свыше 7—12% [34].

Из приведенных данных видно, что при использовании в ка­честве присадочных материалов сталей типа Х18Н9 для наплавки на перлитные стали только автоматическая наплавка плазменной струей с токоведущей присадочной проволокой позволяет полу­чить в первом слое металл без снижения пластических свойств благодаря незначительной доле участия в нем основного металла. При других способах наплавки нержавеющих сталей на перлитные доля участия основного металла в первом слое металла наплавки больше. Наибольшая доля участия основного металла в первом слое металла наплавки получается при ручной дуговой наплавке на „перлитные стали аустенитными электродами [35].

Для того чтобы избежать резкого падения пластичности ме­талла в первом слое при наплавке аустенитных нержавеющих материалов на перлитные другими способами наплавки, приме­няют металл с повышенным содержанием никеля. Чем большая доля участия перлитного металла в первом слое металла наплавки получается при использовании того или иного способа, тем боль­шее содержание никеля должно быть в присадочном аустенитном или аустенитно-ферритном материале, чтобы избежать значитель­ного снижения пластических и вязких свойств металла наплавки. Так, например, по данным В. Н. Земзина [34], при наплавке перлитных сталей нержавеющими материалами Х15Н25М6, 3X15H35BIB, а также присадками на никелевой основе без значи­тельного снижения пластичности металла наплавки доля участия в нем основного металла может достигать 50%.

При наплавке аустенитных сталей плазменной струей с токо­ведущей присадочной проволокой нагрев основного металла осу­ществляется главным образом перегретым жидким металлом и частично факелом плазмы. Процесс распространения тепла от перегретого аустенитного металла к основному перлитному при плазменной наплавке в первом приближении можно выразить схемой быстродвижущегося мощного нормально-линейного источ­ника на поверхности полубесконечного тела [45]. При этом не учитывается нагрев основного металла факелом плазмы. Исходя из этого допущения, авторами [45] предложено уравнение для определения глубины проплавления основного металла

(69)

где Н — глубина проплавления основного металла в см

а — коэффициент температуропроводности основного металла в см21сек

Тс — температура солидуса основного металла в °С;

tK — длительность контактирования жидкой и твердой фаз

в сек.

Из (69) видно, что глубина проплавления зависит от длитель­ности контактирования жидкой и твердой фаз, от температуры перегрева жидкого металла наплавки, а также от температуры солидуса основного металла.

Уменьшая температуру перегрева жидкого аустенитного ме­талла и длительность его контактирования с перлитным основным металлом, можно значительно уменьшить глубину проплавления основного металла. Расчеты, проведенные по (69) в [45], пока­зывают, что при наплавке нержавеющих сталей плазменной струей стоковедущей присадочной проволокой на стали перлитного класса глубина проплавления основного металла составляет около 0,3 мм.

Такая малая глубина проплавлений. позволяет снизить долю основного металла в первом слое металла наплавки, как показали проведенные исследования, до 5%. Доля основного металла в пер­вом слое металла наплавки определялась по отношению площади проплавления основного металла к площади сечения наплавки, а также металлографическим и магнитографическим способами.

Таким образом, переход элементов основного металла в металл наплавки может регулироваться применением того или иного способа наплавки, а при одном и том же способе — изменением режима наплавки. Минимальный переход элементов основного металла в металл наплавки получен при наплавке плазменной струей с токоведущей присадочной проволокой.