Сварочная проволока из кобальтового сплава Stellite 12 в Минске


Сварочная проволока из кобальтового сплава Stellite 12: состав, свойства и области применения

Сварочная проволока из кобальтового сплава Stellite 12 — присадочный материал на основе кобальта с системой легирования Co–Cr–W–C, предназначенный для наплавки износостойких покрытий, работающих при одновременном воздействии абразивного изнашивания, ударных нагрузок и повышенных температур. Сплав относится к группе стеллитов и сохраняет твёрдость в диапазоне рабочих температур до 800 C, что отличает его от наплавочных материалов на никелевой и железной основе.

Химический состав и структура

Основу сплава формирует кобальт — 47–53 %. Хром вводится в количестве 27–32 % и обеспечивает жаростойкость и коррозионную стойкость наплавленного слоя. Вольфрам содержится в пределах 7–9,5 % и повышает сопротивление высокотемпературному износу. Углерод — 1,2–1,7 % — связывает хром и вольфрам в карбиды CrC, CrC и WC, образующие твёрдую упрочняющую фазу в пластичной кобальтовой матрице. Такая гетерофазная структура даёт сочетание твёрдости 45–52 HRC с сопротивлением ударным нагрузкам, недостижимое для чисто карбидных покрытий.

Технические характеристики проволоки

ПараметрЗначениеПараметрЗначениеЕдиница
Диаметр1,2–4,0Твёрдость наплавки45–52HRC
Плотность8,6–8,8Температура эксплуатациидо 800C
Температура плавления1260–1350Теплопроводность14–16Вт/(мК)
Предел прочности наплавки800–950Коррозионная стойкостьвысокая—

Технология наплавки

Проволока применяется при газовой наплавке (кислородно-ацетиленовое пламя), аргонодуговой наплавке TIG и плазменной наплавке с подачей присадочного материала. Для дуговых способов используется защитная атмосфера аргона; расход газа — 10–15 л/мин. Предварительный подогрев деталей из углеродистых и низколегированных сталей выполняется до 300–450 C для предотвращения отрыва наплавленного слоя. Толщина наплавляемого слоя за один проход — 1,5–3,0 мм; при многослойной наплавке суммарная толщина достигает 8–10 мм без потери свойств. Наплавку ведут на постоянном токе прямой полярности, сила тока — 90–180 А в зависимости от диаметра проволоки.

Области применения

  • Уплотнительные поверхности запорной и регулирующей арматуры нефтегазового сортамента — седла, клинья, золотники, работающие в среде абразивных суспензий.
  • Шнеки и корпуса экструдеров переработки полимеров и строительных смесей, где сочетаются абразивный износ и температура 400–600 C.
  • Ножи и режущие кромки оборудования для измельчения, гранулирования и рубки металлолома.
  • Лопатки и уплотнения горячей части газовых турбин, детали выхлопных систем.
  • Клапаны и сёдла двигателей внутреннего сгорания, работающие на тяжёлых топливах.
  • Валки прокатных станов и направляющие клетей в металлургическом производстве.

Обработка наплавленного слоя

Наплавленный слой из Stellite 12 обрабатывается шлифованием абразивными кругами из кубического нитрида бора или алмазным инструментом. Токарная обработка возможна только твёрдосплавным инструментом с износостойким покрытием при малых подачах. Термическая обработка не требуется: структура формируется непосредственно при кристаллизации наплавки. Отжиг для снятия напряжений проводят при 600–650 C с последующим медленным охлаждением.

Вопросы и ответы

Чем Stellite 12 отличается от Stellite 6?

Stellite 12 содержит больше углерода (1,2–1,7 % против 0,9–1,4 %) и вольфрама, что даёт более высокую твёрдость — 45–52 HRC против 38–45 HRC. Это повышает абразивную стойкость, но снижает ударную вязкость наплавленного слоя.

Какой способ наплавки обеспечивает минимальное разбавление основным металлом?

Наименьшее разбавление — 3–8 % — обеспечивает газовая наплавка и плазменная наплавка с подачей присадочной проволоки. При ручной аргонодуговой наплавке разбавление достигает 15–25 %, что требует увеличения числа слоёв.

Требуется ли предварительный подогрев при наплавке на сталь 40Х?

Да, для сталей с эквивалентом углерода выше 0,45 % подогрев до 300–450 C обязателен. Без подогрева в зоне сплавления образуются холодные трещины из-за высоких остаточных напряжений.

Сохраняет ли наплавка твёрдость после длительной эксплуатации при 700 C?

Да, карбидная фаза CrC и WC устойчива к коагуляции до 800 C. При 700 C в течение 1000 часов снижение твёрдости не превышает 3–5 HRC.