Наплавочные электроды Э-09Х31Н8АМ2: состав, свойства и применение
Наплавочные электроды Э-09Х31Н8АМ2 предназначены для дуговой наплавки деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного износа с умеренными ударными нагрузками. Наплавленный металл относится к высокохромистому аустенитному классу с дополнительным легированием никелем, молибденом и азотом, что обеспечивает сочетание высокой твёрдости и вязкости, недостижимое для мартенситных и карбидных наплавок аналогичного назначения.
Химический состав и структура наплавленного металла
Электроды Э-09Х31Н8АМ2 формируют покрытие следующего номинального состава (мас. %):
- углерод — 0,06–0,12;
- хром — 30,0–33,0;
- никель — 7,5–9,0;
- молибден — 1,8–2,5;
- азот — 0,15–0,30;
- кремний — до 0,8;
- марганец — 1,0–2,0;
- сера и фосфор — не более 0,025 каждого.
Высокое содержание хрома при умеренном содержании углерода обеспечивает формирование аустенитной структуры с дисперсными выделениями карбонитридов и интерметаллидов. Азот, вводимый в состав покрытия, стабилизирует аустенит и повышает прочность твёрдого раствора без охрупчивания. Молибден упрочняет металл за счёт твёрдорастворного механизма и повышает сопротивление коррозионно-механическому изнашиванию.
Механические свойства и твёрдость
Твёрдость наплавленного металла в состоянии после наплавки составляет 38–45 HRC. При этом структура сохраняет достаточную пластичность для восприятия ударных нагрузок без сколов и выкрашивания кромок. Металл не склонен к образованию холодных трещин при многослойной наплавке, что позволяет наращивать толщину покрытия до 25–30 мм без промежуточного подогрева.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Условия измерения | Типичный результат |
|---|---|---|---|---|
| Твёрдость HRC | 38–45 | ГОСТ 9013 | После наплавки | 42 |
| Предел прочности, МПа | 750–900 | ГОСТ 1497 | Образец из наплавки | 820 |
| Относительное удлинение, % | 15–25 | ГОСТ 1497 | Образец из наплавки | 18 |
| Рабочая температура, C | –40…+500 | — | Эксплуатация | — |
Технологические особенности наплавки
Электроды Э-09Х31Н8АМ2 работают на постоянном токе обратной полярности (DCEP). Рекомендуемый режим наплавки для электродов диаметром 4 мм: сила тока 140–180 А, напряжение дуги 22–26 В. Наплавку следует выполнять короткими участками с перекрытием предыдущего валика на 30–50% для равномерного распределения тепловложения.
Перед наплавкой поверхность детали необходимо очистить от окалины, масла и влаги. При наплавке на высокоуглеродистые или закаливающиеся стали рекомендуется предварительный подогрев до 200–300 C для снижения риска откола переходной зоны. Многослойная наплавка выполняется без промежуточного охлаждения ниже 150 C.
Промышленное применение
Электроды Э-09Х31Н8АМ2 применяются для восстановления и упрочнения деталей горнодобывающего, цементного и металлургического оборудования:
- щёки и конусы дробилок среднего и мелкого дробления;
- била молотковых мельниц и роторных дробилок;
- ковши экскаваторов и зубья ковшей;
- направляющие и ролики рольгангов прокатных станов;
- шнеки и корпуса шнековых питателей;
- лопасти смесителей и мешалок.
Благодаря сочетанию твёрдости и ударной вязкости материал эффективно работает в условиях абразивного изнашивания с сопутствующими ударными воздействиями, где чистые карбидные наплавки (типа Т-590, Т-620) разрушаются из-за хрупкости. Наплавленный слой поддаётся механической обработке только абразивным инструментом; при необходимости финишной обработки применяется шлифование.
Режимы термообработки и эксплуатационные ограничения
Наплавленный металл не требует обязательной термической обработки. При необходимости повышения твёрдости до 48–52 HRC возможна дисперсионная обработка при 550–600 C с выдержкой 2–4 часа. Длительная эксплуатация при температурах выше 500 C не рекомендуется из-за выделения сигма-фазы, снижающей ударную вязкость.
Электроды поставляются диаметрами 3,0; 4,0 и 5,0 мм. Перед использованием прокалка обязательна при 300–350 C в течение 1–1,5 часов. Хранение — в сухом отапливаемом помещении при относительной влажности не выше 60%.
Вопросы и ответы
Чем Э-09Х31Н8АМ2 отличаются от электродов типа Т-590?
Т-590 формируют карбидную структуру с твёрдостью 55–60 HRC, но низкой ударной вязкостью. Э-09Х31Н8АМ2 дают аустенитную структуру с твёрдостью 38–45 HRC и значительно более высокой стойкостью к ударно-абразивному изнашиванию, исключая сколы и выкрашивание.
Можно ли наплавлять Э-09Х31Н8АМ2 на закалённые стали?
Да, но требуется предварительный подогрев до 200–300 C для снижения градиента температур и предотвращения откола в переходной зоне. После наплавки рекомендуется медленное охлаждение.
Какая максимальная толщина наплавки допустима без риска отслоения?
При соблюдении режимов и межслойной температуры не ниже 150 C допустима наплавка до 25–30 мм. Для больших толщин требуется контроль термического цикла каждого слоя.
Требуется ли механическая обработка наплавленной поверхности?
Наплавленный металл обрабатывается только шлифованием абразивными кругами. Токарная и фрезерная обработка твёрдосплавным инструментом возможна лишь в исключительных случаях при малых припусках.
