Klassificering af overfladematerialer

Denne artikel sætter lys på de ni hovedtyper af overfladematerialer. Typerne er: 1. Tungstencarbid 2. Chromcarbider 3. Højhastighedsværktøjsstål 4. Austenitiske Manganestål 5. Austenitiske Rustfrie Stål 6. Martensitiske Rustfrie 7. Kobaltbaserede Surfacing Metaller 8. Nikkelbaserede Surfacing Legeringer 9. Kobber- Base Surfacing Legeringer.

Type # 1. Wolframcarbid:

Tungstencarbid er det sværeste og generelt det mest slidstyrke af alle overfladebelægningsmaterialer. Det markedsføres i form af mildt stålrør fyldt med knust og mellemstore granuler af støbt wolframcarbid i forholdet 60% carbid og 40% rørmateriale efter vægt. Det samme karbidmateriale er også tilgængeligt som løse granuler, som kan anvendes på basismetal som flux i nedsænket buesvejsning.

Svejseprocessen udvalgt til overfladebehandling med wolframkarbid bør være sådan, at carbidgranulerne forbliver uopløst. Dette gøres bedst ved lavvarmeindgangsproces som oxy-acetylensvejsning, hvilket derfor er foretrukket til alle kritiske anvendelser som overfladebehandling af olieboringsboringer. Processen kan tilføje kulstof til matricen og forbedre hårdheden. Sådanne aflejringer har højere slidstyrke end nogen anden form for overfladebehandling.

Bogsvejsning kan, hvis det anvendes, opløse nogle eller alle granulerne der ved at påvirke depositumets hårdhed. På grund af dens lave omkostninger anvendes buesvejsning generelt til overfladebehandling af jord- og minedrift.

Den sædvanlige overlagtykkelse er ca. 3 mm. Selvom wolframcarbid har en meget høj hårdhed, kan den ikke måles på Rockwell C-skalaen på grund af den bløde matrix, hvori carbidgranulerne er indlejret; Materialet falder inden for 90 til 95 på Rockwell A-skalaen.

Typiske anvendelser af dette materiale er til overfladebehandling af klippekorrenes skærekant, slidbanen, minedrift, stenbrud, grave- og jordgearudstyr.

Type # 2. Chromcarbider:

Austenitiske højkrom jernsvetsstænger har vist sig at være meget populære til overfladebehandling, hvor der forekommer erosion eller lavspændingsskrabning, som i sandjord. Derfor udføres overfladebehandling af landbrugsudstyr, maskiner og dele af disse strygejern.

Arc svejsning anvendes i tunge komponenter og store områder, mens oxy-acetylen svejsning er mere nyttigt til tynde sektioner. Overfladebehandling med oxy-acetylenproces i fiat position med 3 X fjer-til-kegle reducerende flamme anbefales. Genopbygning af plove og kombinere fræsere er typiske anvendelser, fordi disse fyldningsmetaller flyder godt nok til at producere en tynd kantet indbetaling.

Imponeringernes modstandsdygtighed er lav. Imidlertid giver chromcarbidaflejringer fremragende oxidationsresistens, men modstandsdygtigheden over for flydende korrosion er ikke særlig effektiv. Modstandsdygtighed over for galning (beslag eller fastgørelse) er bedre end for almindeligt hærdet stål.

Chromcarbidlejringer ligger typisk i hårdhed fra 40 til 63 Rockwell C; men for at overfladebehandle med oxy-brændstofgasproces er den omkring Rc 56 med en rækkevidde fra Rc 51 til Rc 62. Fortynding af aflejringer af basismetal reducerer slidstyrken i det første lag.

For at opnå maksimal slidstyrke bør der derfor anvendes to lag med lav strøm anvendt til det første lag for at minimere indtrængning og fortynding. Fordi chromcarbidaflejringer ikke påvirkes af varmebehandling, har kølehastigheden ingen effekt på slidstyrken. Det aflejrede metal udvikler en glat overflade med slid og kan således bruges til at beskytte overflader i glidekontakt. Derfor er lejer til brug ved høje temperaturer eller i ætsende omgivelser ofte overfladebehandlet med chromcarbid.

Typiske industrielle anvendelser af overfladebehandling af chromcarbid omfatter belægninger til jordbevægelsesværktøjer eller maskindele, der er udsat for slibende materialer, og til rynker og dias, der formidler malme med tilstrækkelig belastning. Andre anvendelser omfatter overfladebehandling af koksskyder, kabelrulleførere, sandblæsningsudstyr samt dele, der udsættes for erosion ved 510 ° C katalysatorer i raffinaderier og slid af varm koks.

Type # 3. High Speed ​​Tool Steels:

Disse fyldmetaller producerer svejsemetal, som kan opretholde hårdhed ved høj temperatur op til ca. 600 ° C samt give god slidstyrke og sejhed. Disse fyldstoffer med højt kulstofindhold er velegnede til at lægge aflejringer til skæring og bearbejdning (kantholding) job, mens de med lavt kulstof er mest velegnede til varmværktøj, såsom varm smedningsdyser og til job, der kræver sejhed.

Rockwell-hårdheden af ​​det ufortyndede fyldstof i den svejsede tilstand ligger inden for området Rc 55 til Rc 60. Svejsemetalets hårdhed kan imidlertid reduceres til Rc 30 ved annealing til bearbejdning og kan hæves igen til dets højere niveau ved slukning og temperering.

Selvom disse legeringer ikke formodes at give høje slidbestandige aflejringer, men modstandsdygtighed over for deformation ved høj temperatur på op til ca. 600 ° C er deres enestående egenskab. Disse legeringer er derfor anvendelige til overfladebehandling af de komponenter, som har brug for varm slidstyrke, såsom ved at genoplive indersiden af ​​forbrændingszonen af ​​en kedel, hvor flygasen er både varm og slibende. Kompressionsstyrken af ​​disse aflejringer er også meget god, det er derfor, de er et godt valg til reparation af varmstøbningsformer og til genopbygning af værktøjsværktøj.

Nogle af disse legeringer giver meget hårde aflejringer, som muligvis kræver keramiske eller endda diamantskæringsværktøjer eller slibeskiver til efterbehandling. Disse aflejringer lægges ved forvarmning af basismetal til 150 ° C for at undgå afkøling af sprækker i aflejringer.

Hvis disse aflejringer skal bearbejdes, anneales de ved en temperatur på 845 til 1205 ° C. Til efterfølgende hærdning hæves temperaturen til 1205 til 1230 ° C, som efterfølges af luft- eller oliekøling; opvarmes derefter til 550 ° C i 2 timer, og luften afkøles til stuetemperatur for at give det nødvendige temperament til depositumet.

Typiske anvendelser til værktøjsstållegeringer med høj hastighed er til overfladebehandling af skæreværktøjer, skæreblade, skovleformere, formningsdyser, skæreforme, kabelstyringer, ingotstænger og til genopbygning af broaches og lignende værktøjsreparationsjob.

Type # 4. Austenitiske Manganestål:

De austenitiske manganstål hardfacing materiale indeholder normalt 11 til 14% mangan og er hårde og arbejdshærdbare, selvom disse legeringer ikke har meget høj slidstyrke, men har fremragende slagfasthed i as-deponeret tilstand. Fortynding af deponering af basismetal kan reducere slidstyrken lidt; Derfor anbefales tolagsaflejringer til optimal ydeevne.

Fordi disse stål arbejder hærder hurtigt og er sprøde ved høje temperaturer, skal det aflejrede metal blive skåret straks efter deponering af hver perle. I intet tilfælde skal en afsat perle længere end 225 mm forblive uden øjeblikkelig udjævning, da der sandsynligvis forekommer revner over 815 ° C.

Udstyret, der udsættes for meget alvorligt slid fra sten med kvartspartikler, kan overfladebehandles ved først at smøre basemetallet med austenitisk Mn-stål, som derefter er dækket af et depositum af hårdt martensitisk støbejern, hvilket giver ekstremt høj slidstyrke. Tilsvarende kan kulstofstål overfladebehandles ved først at lægge et smørlag af austenitisk rustfrit stål, som derefter overlejres med austenitisk Mn-stål. Denne fremgangsmåde undgår udviklingen af ​​revner, som ellers kan opstå, hvis austenitisk Mn-stål lægges uden et smørlag.

Hårdheden af ​​det deponerede metal er kun omkring 170 til 230 BHN (Rc 6 til Rc 18), men dette materiale hærder meget hurtigt op til 450 til 550 BHN (Rc 45 til Rc 55). På grund af denne arbejdshærdning tendens disse stål bliver hårdere, da de er batterd og hamret i drift.

Derfor er udstyr, der bruges i knusning af blød sten og transport af kalksten, dolomit eller skifer, genopbygget med austenitiske Mn-stålaflejringer. En anden typisk ansøgning er at overflade en malmskinne, hvor store sten kan lejlighedsvis slå risten med stor kraft.

Austenitisk Mn-stål-deponering kan også modstå meget høje belastninger og dermed anvendelse i applikationer som kæbeknuser, som også jernbaneskuffer og krydsningsafbrydere. Omfattende områder som i knusere og spændingsdele er normalt regenereret med en kombination af overfladebelægninger og fyldstænger.

Disse fyldestænger er lejligheder og runder af højt Mn-stål, der er svejset på plads med austenitiske Mn-stålelektroder. En sådan beskyttelse kan påføres omkring 75 mm tykkelse, hvilket er den øvre grænse for fælles overfladebeskyttelsesmetoder.

Metal-til-metal slidstyrken af ​​austenitisk Mn-stål er generelt fremragende. Selvom kompressionsstyrken af ​​metalindlejret metal er lavt, men enhver trykstyrke hurtigt hæver styrken. Derfor bruges den til tider til battering, pounding og pumping. Bearbejdning af disse aflejringer er meget vanskelig, men overflader kan males for at give den endelige finish.

Type nr. 5. Austenitiske rustfri stål:

Disse stål giver ikke hårdhed i den generelle betydning af udtrykket, men aflejringer fra disse stål er yderst hårde og duktile belægninger med exceptionelt god modstand imod chipping fra gentagen slagkraft. Disse aflejringer er også meget gode i korrosionsbestandighed. Typisk brug af disse stål er lavet til belægning af vandturbineblade for at give dem beskyttelse mod korrosion og kavitation erosion.

Austrnitiske rustfrit stål bruges også nogle gange til at tilvejebringe smørelag. Til sådanne applikationer anvendes E 308 og E 312 elektroder generelt; sidstnævnte på grund af dets højere legeringsindhold er mindre påvirket af fortynding.

Type nr. 6. Martensitisk Rustfri:

Martensitiske rustfrit stål af typen 410 og 420, der anvendes til overfladebehandling, producerer tætte homogene depositioner med god modstandsdygtighed over for revner. For at opnå de bedste resultater er disse aflejringer lavet i flere lag; Under alle omstændigheder bør ikke mindre end to lag anvendes. Disse aflejringer anvendes sædvanligvis i as-deponeret tilstand, men kan om nødvendigt være bearbejdet med hårdmetalværktøjer.

Martensitisk rustfrit stålaflejringer anvendes i vid udstrækning, hvor metal-til-metal slid forekommer som for lejer, der arbejder ved forhøjede temperaturer og for ruller, der anvendes i stål. En typisk applikation er overfladebehandling af back-up roll på en varmvalseværelse.

Type nr. 7. Kobolt-baseoverfladeformål:

Cabalt-baselegeringer indeholder sædvanligvis 26-33% Cr, 3-14% W og 0, 7-3, 0% C. De aflejringer, der fremstilles af disse legeringer, har god hårdhed og slidstyrke, der forøges med kulstof og wolframindhold, men det gør også knækfølsomheden .

Cobaltbaserede legeringer har høje oxidations-, korrosions- og varmemodstande; en carbon grade er fremragende til hardfacing udstødningsventiler bruges til forbrændingsmotorer. Disse aflejringer kan opretholde høj hårdhed og krybebestandighed op til 540 ° C. Nogle af disse legeringer anvendes til anvendelse med servicetemperatur på op til 980 ° C.

Disse legeringer viser også meget god modstand over for metal-til-metal slid, men deres reaktion på varmebehandling er ubetydelig. Stressbelastende behandling kan anvendes til at minimere revner.

Når oxy-acetylen-processen anvendes til overfladebehandling med cobaltbase-legeringer, foreslås 3X fjer-til-kegle-reducerende flamme; Forvarmning til 430 ° C med en neutral flamme er tilrådelig for tunge sektioner. Til afskærmet metalbuesvejsning (SMAW) anvendes likestrøm med elektrode negativ (dcen) med kort bue længde. Overfladebehandling med oxy-acetylenproces kan øge kulstofindholdet, mens SMAW kan reducere det, så de tilsvarende effekter på det deponerede metal kan tages i betragtning for at nå frem til de ønskede egenskaber af det deponerede metal.

Type nr. 8. Nikkelbaserede overfladebelægninger:

De mest almindelige Ni-base-overfladeholdige legeringer indeholder 0-3-1, 0% C, 8-18% Cr, 2, 0-45% B og 1, 2-5-5% hver af Si og jern. Disse legeringer kan spraybelastes for at opnå den ønskede tykkelse af det aflejrede lag. Afhængig af de ønskede egenskaber ved det aflejrede metal kan disse legeringer også indeholde kobber, chrom, molybdæn, chrom-molybdæn og chrom-molybdæn-wolfram.

Hvis de er tilgængelige i trådform, kan disse Ni-baserede legeringer deponeres ved gasmetalsbuesvejsning (GMAW) -proces; der eliminerer brugen af ​​flux og undgår kulstofopsamling fra substratet. Når den anvendes i sin automatiske tilstand, kan processen anvendes til at deponere metal i cylindriske beholdere for korrosionsbestandighed.

I pulverform Ni-base legeringer indeholdende chrom og bor flammesprøjtes for at få mere ensartet overflade på uregelmæssige konturer end det er muligt med konventionelle metoder.

På grund af deres varme hårdhed og modstandsdygtighed mod erosion er typisk legering af Ni-Cr-B-legeringer i oliebrøndspyler, mens modstandsdygtigheden over for udstødningsgenerering af Ni-Cr-Mo legeringer gør dem egnede til overfladebehandling på udstødningsventiler af biler og fly .

Type nr. 9. Kobber-Base Surfacing Legeringer:

De kobberbasisoverfladeholdige legeringer anvendes hovedsagelig til at modstå korrosion og kavitationerosion på billigere basismetal som jern. De fleste af disse legeringer er modstandsdygtige mod atmosfærisk angreb, salt- og ferskvandskorrosion og ikke-ammoniakalkalisk opløsning og reducerende syrer; men de er ikke egnede til høj temperatur service over 200-260 ° C.

Svejsepåfyldningsegenskaber påvirkes af den anvendte svejseproces. Oxy-acetylen og gas wolframbuesvejsning (GTAW) -metoder foretrækkes til overfladebehandling på stålsubstrat for at undgå jernopsamling, som virker som hærder. SMAW og GMAW metoder kræver en hurtig, bred trykvævningsteknik til det første lag. Store områder opdages af GMAW-processen, mens der er mindre reparationer GTAW-processen med thoriated elektrode er favoriseret.

På grund af deres anti-beslaglæggelse og modstandsdygtighed over for friktionsklædsegenskaber anvendes kobberbasislegeringer typisk til overfladebehandling af lejeoverflader.