Сварочные электроды Stellite 20: кобальтовый сплав для наплавки в условиях абразивного износа
Сварочные электроды Stellite 20 — покрытые стержни на основе кобальт-хром-вольфрамового сплава системы Co–Cr–W–C, предназначенные для дуговой наплавки износостойких слоёв на детали, работающие при одновременном действии абразивного истирания, ударных нагрузок и повышенных температур. Наплавленный металл Stellite 20 сочетает гетерогенную структуру из карбидов хрома и вольфрама в кобальтовой матрице с сохранением твёрдости до 500–550 C без существенной потери механических свойств.
Технические характеристики наплавленного слоя
Кобальтовая основа обеспечивает стойкость к схватыванию и адгезионному износу, что критично для пар трения «металл–металл» без смазки. Карбидная фаза (CrC, WC, сложные карбиды типа MC) формирует твёрдость по Роквеллу в диапазоне 48–54 HRC в зависимости от режима наплавки и числа слоёв. Склонность к образованию горячих трещин ниже, чем у никелевых и железных наплавочных сплавов, за счёт высокой пластичности кобальтовой матрицы.
| Параметр | Значение | Условия измерения | Единица | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Твёрдость наплавленного слоя | 48–54 | HRC, 3-й слой | HRC | Зависит от погонной энергии |
| Температура эксплуатации | до 800 | Окислительная среда | C | Без потери твёрдости до 550 C |
| Диаметр электрода | 3,2; 4,0; 5,0 | Стандартный ряд | мм | Под DC обратной полярности |
| Ток наплавки | 90–160 | DC+ | А | Для 4,0 мм — 120–150 А |
| Толщина слоя за проход | 1,5–3,0 | Без предварительного подогрева | мм | Многослойная наплавка |
| Твёрдость основы | 180–250 | HB, сталь 45 | HB | Рекомендуемая базовая сталь |
Области применения
- Наплавка рабочих кромок и зубьев ковшей экскаваторов, драглайнов и фронтальных погрузчиков в горнодобывающей промышленности.
- Восстановление шнеков и корпусов бурового инструмента, работающего в абразивных грунтах и горных породах.
- Упрочнение седел, золотников и уплотнительных поверхностей арматуры высокого давления в нефтегазовой отрасли.
- Наплавка ножей и матриц в целлюлозно-бумажном производстве, контактирующих с абразивной массой.
- Восстановление деталей цементных мельниц, дробилок и питателей, подверженных ударно-абразивному износу.
- Упрочнение поверхностей шнековых конвейеров и смесителей в химической и металлургической промышленности.
Технология наплавки
Наплавку электродами Stellite 20 выполняют на постоянном токе обратной полярности (DC+) с короткими валиками и минимальным тепловложением. Предварительный подогрев основного металла до 200–400 C рекомендуется для массивных деталей из среднеуглеродистых и легированных сталей во избежание откола наплавленного слоя. После наплавки деталь охлаждают в песке или термостате для замедления скорости охлаждения. Механическая обработка возможна только шлифованием — твёрдость слоя исключает лезвийную обработку.
Для многослойной наплавки первый слой выполняют с меньшим током для минимизации проплавления основного металла и разбавления кобальтового сплава железом. Разбавление свыше 20 % приводит к снижению твёрдости и износостойкости. Контроль разбавления проводят по макрошлифу поперечного сечения.
Вопросы и ответы
Какой ток и полярность применяются при наплавке электродами Stellite 20?
Наплавку ведут на постоянном токе обратной полярности (DC+). Для электрода 4,0 мм ток составляет 120–150 А, для 3,2 мм — 90–120 А. Прямая полярность не рекомендуется из-за нестабильного переноса металла и повышенного разбрызгивания.
Требуется ли предварительный подогрев детали перед наплавкой?
Для массивных деталей из среднеуглеродистых и легированных сталей подогрев до 200–400 C обязателен. Он снижает градиент температур и предотвращает образование холодных трещин в зоне термического влияния. Для тонкостенных деталей подогрев может не требоваться.
Какова максимальная рабочая температура наплавленного слоя Stellite 20?
Наплавленный металл сохраняет твёрдость 48–54 HRC до 550 C. При нагреве до 800 C в окислительной среде наблюдается постепенное снижение твёрдости, однако кобальтовая матрица сохраняет стойкость к схватыванию и газовой коррозии.
Можно ли обрабатывать наплавленный слой резцом?
Нет. Твёрдость 48–54 HRC исключает лезвийную обработку. Финишную обработку выполняют только абразивным шлифованием — корундовыми или алмазными кругами. Припуск на шлифование закладывают не менее 0,3–0,5 мм на сторону.
