Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Наплавочные материалы делают из износо- и термостойких сплавов, состав которых подбирают под конкретный вид изнашивания. Отвечая на вопрос, из какого материала делают наплавочные материалы, следует различать основу сплава (железо, никель или кобальт) и легирующие добавки, которые формируют в наплавленном слое твёрдые фазы — карбиды, бориды, износостойкую матрицу. Именно комбинация основы и легирования, а не форма выпуска (проволока, электрод, лента, пруток, порошок), определяет твёрдость, теплостойкость и коррозионную стойкость нанесённого металла.
Ниже разобраны три базовые системы легирования, формы поставки наплавочных материалов и действующие стандарты на них, роль отдельных элементов, диапазоны твёрдости наплавленного слоя и практический порядок выбора марки под задачу.
Наплавка — это нанесение слоя металла с заданными свойствами на поверхность детали для восстановления геометрии изношенного изделия или для упрочнения новой поверхности. Наплавочный материал — это присадочный металл (в виде проволоки, ленты, электрода, прутка или порошка), из которого формируется этот слой. Его химический состав рассчитывают так, чтобы наплавленный металл сопротивлялся тому виду разрушения, которому подвергается деталь: абразивному и ударно-абразивному изнашиванию, трению металла по металлу, эрозии, коррозии, циклическому нагреву.
Конструктивно любой наплавочный материал сводится к двум составляющим: основа (матрица) и легирующие элементы. Основа задаёт тип матрицы и её базовое поведение — вязкость, коррозионную и тепловую стойкость. Легирующие элементы образуют упрочняющие фазы и определяют твёрдость и износостойкость. В порошковых и трубчатых материалах легирование обеспечивается не сплошным металлом, а наполнителем: например, порошковая проволока состоит из металлической оболочки и порошка-наполнителя, за счёт которого получают состав, недостижимый при обычном волочении.
Свойства наплавленного слоя определяет пара «основа + легирование», а форма выпуска влияет на способ нанесения и производительность, но не на металлургию слоя.
Подавляющее большинство наплавочных материалов относится к одной из трёх систем легирования — на основе железа, никеля или кобальта. Выбор основы диктуется в первую очередь рабочей температурой и характером нагрузки, и уже во вторую — требуемой твёрдостью.
Наиболее массовая и универсальная группа. Сюда входят углеродистые, легированные и высоколегированные стали, а также высокохромистые сплавы типа железо—хром—углерод. Железная основа сочетает приемлемую стоимость с широким диапазоном достижимой твёрдости — от вязких восстановительных слоёв до высокоуглеродистых карбидных структур для тяжёлого абразива. К этой же группе относятся высокомарганцовистые аустенитные сплавы гадфильдовского типа, которые упрочняются наклёпом под ударной нагрузкой. Стандартная стальная наплавочная проволока по ГОСТ 10543-98 маркируется индексом Нп (наплавочная): например, Нп-30ХГСА или Нп-40Х13.
Никелевая основа даёт вязкую, коррозионно- и жаростойкую матрицу. Практически важны самофлюсующиеся сплавы системы никель—хром—бор—кремний (NiCrBSi). Бор и кремний в них выполняют роль флюсующих элементов: при оплавлении они образуют легкоплавкие боросиликатные шлаки, которые защищают расплав от окисления, смачивают и активируют поверхность и повышают жидкотекучесть. По ГОСТ 21448-75 к этой системе относятся порошковые марки ПГ-СР2, ПГ-СР3, ПГ-СР4 (типы ПН-ХН80С2Р2 и аналогичные), где основа — никель. Их наносят газопламенным, плазменным и лазерным способами, а также напылением с последующим оплавлением; повышение содержания бора и кремния улучшает растекание, но снижает ударную вязкость.
Кобальтовые сплавы (стеллиты) сохраняют высокую твёрдость и износостойкость при повышенных температурах, стойки к эрозии, коррозии и трению металла по металлу. По ГОСТ 21449-75 это литые прутки Пр-В3К и Пр-В3К-Р с кобальтовой основой, легированные хромом и вольфрамом. Их применяют там, где железные сплавы теряют твёрдость от нагрева: уплотнительные поверхности арматуры, кромки инструмента, детали, работающие при 750–800 °C.
Один и тот же по составу сплав может выпускаться в разных формах — под разные способы наплавки и типоразмеры деталей. Форма влияет на производительность, глубину проплавления основного металла и долю его перемешивания с наплавленным слоем.
Стальную наплавочную проволоку сплошного сечения (ГОСТ 10543-98) выпускают диаметром от 0,8 до 8 мм из углеродистой, легированной и высоколегированной стали для механизированной электродуговой наплавки. Порошковая наплавочная проволока (ГОСТ 26101-84) представляет собой трубчатую оболочку с порошком-наполнителем; она бывает самозащитной или предназначенной для наплавки под флюсом и позволяет получать сложнолегированные слои, недоступные для сплошной проволоки.
Для ручной дуговой наплавки поверхностных слоёв с особыми свойствами применяют покрытые металлические электроды. Их типы (обозначаются индексом Э, например Э-11Г3) устанавливает ГОСТ 10051-75, а общая классификация, размеры и маркировка покрытых электродов — ГОСТ 9466-75. Электрод несёт легирование как в металлическом стержне, так и в обмазке.
Литые прутки для наплавки (ГОСТ 21449-75) применяют преимущественно при газовой и аргонодуговой наплавке. Марка Пр-С27 — на железной основе (высокохромистый сплав Fe-Cr-C), а Пр-В3К и Пр-В3К-Р — на кобальтовой основе (стеллиты).
Порошки из сплавов для наплавки и напыления (ГОСТ 21448-75) выпускают на железной основе (ПГ-С27 и др.) и на никелевой самофлюсующейся основе (ПГ-СР2, ПГ-СР3, ПГ-СР4). По гранулометрии их делят на классы: крупный (К), средний (С), мелкий (М) и очень мелкий (ОМ) — под конкретный способ нанесения.
Для механизированной наплавки крупногабаритных изделий используют ленты. Спечённую электродную наплавочную ленту на железной основе изготавливают методом порошковой металлургии по ГОСТ 22366-93 (марки вида ЛС-…). Порошковую наплавочную ленту (оболочка с наполнителем, марки вида ПЛ-Нп-…) регламентирует ГОСТ 26467-85. Ленточная форма даёт широкий валик и высокую производительность при малой глубине проплавления.
Свойства наплавленного металла формируются легирующими элементами и фазами, которые они образуют в матрице. В условном обозначении марок эти элементы кодируются буквами: В — вольфрам, Г — марганец, М — молибден, Н — никель, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, Х — хром, Б — ниобий; буква А указывает на повышенную чистоту по сере и фосфору.
Рост содержания углерода и карбидообразующих элементов повышает твёрдость и абразивную стойкость, но одновременно снижает вязкость и склонность слоя к растрескиванию под ударом. Поэтому под ударно-абразивные условия выбирают компромиссный состав, а не максимально твёрдый.
Твёрдость наплавленного металла — ключевой, но не единственный показатель. Её нормируют по Бринеллю (HB) для сравнительно вязких слоёв и по Роквеллу (шкала С) для твёрдых; в стандартах на наплавочные материалы значение по шкале С обозначают HRCэ, так как его измеряют на наплавленном слое. Приложение А к ГОСТ 10543-98 приводит ориентировочную твёрдость и область применения для каждой марки стальной проволоки; для литых прутков твёрдость нормирует ГОСТ 21449-75. Ниже — характерные значения по этим стандартам.
Высокомарганцовистый слой Нп-Г13А в исходном состоянии сравнительно мягок (порядка HB 220–280), но под ударной нагрузкой его поверхность наклёпывается и упрочняется. Поэтому для зубьев ковшей и щёк дробилок он предпочтительнее, чем более твёрдый, но хрупкий высокоуглеродистый слой, который скалывался бы от ударов.
При оценке твёрдости учитывают, что первый наплавленный валик перемешивается с основным металлом детали, поэтому его твёрдость обычно ниже, чем у последующих слоёв. Чистые свойства наплавочного материала проявляются во втором-третьем слое.
Выбор ведут не от «максимальной твёрдости», а от условий работы детали. Логика подбора укладывается в несколько шагов.
Ошибки при выборе и применении наплавочных материалов чаще связаны не с самим сплавом, а с несоответствием состава условиям работы и нарушением технологии.
Не гонитесь за предельной твёрдостью. Слишком твёрдый и хрупкий слой на детали с ударной нагрузкой скалывается и трескается быстрее, чем изнашивается. Твёрдость должна соответствовать ведущему виду изнашивания, а не быть максимальной.
Оценивайте свойства по рабочим, а не по первому слою: первый валик разбавлен основным металлом. При высоких требованиях к твёрдости наплавляют в несколько слоёв. Для теплостойких и высокоуглеродистых составов, как правило, необходимы предварительный подогрев и контролируемое охлаждение, иначе в слое и зоне сплавления возникают трещины. Марку и форму согласуют со способом наплавки: состав, рассчитанный на газовую наплавку прутком, и состав для механизированной наплавки под флюсом — это разные материалы. Наконец, условное обозначение марки читаемо и информативно: индекс основы, цифры содержания углерода и буквы легирующих элементов сразу указывают на природу сплава.
Из износо- и термостойких сплавов на основе железа, никеля или кобальта, легированных углеродом, хромом, вольфрамом, молибденом, ванадием, марганцем, бором, кремнием и другими элементами. Основа задаёт тип матрицы (вязкость, тепло- и коррозионную стойкость), а легирование формирует упрочняющие фазы — карбиды и бориды.
Проволока сплошного сечения (ГОСТ 10543-98) — это цельный металлический пруток заданной марки стали. Порошковая проволока (ГОСТ 26101-84) — трубчатая оболочка с порошком-наполнителем; наполнитель позволяет получать сложнолегированные слои, которые нельзя изготовить обычным волочением.
Это сплавы системы никель—хром—бор—кремний (NiCrBSi). Бор и кремний при оплавлении образуют легкоплавкие боросиликатные шлаки, которые защищают расплав от окисления, смачивают поверхность и повышают жидкотекучесть — отдельный флюс при этом не нужен. По ГОСТ 21448-75 это, например, порошки ПГ-СР2, ПГ-СР3, ПГ-СР4.
Основа — кобальт, легированный хромом и вольфрамом. По ГОСТ 21449-75 это литые прутки Пр-В3К и Пр-В3К-Р. Они сохраняют твёрдость при нагреве до 750–800 °C и стойки к эрозии, коррозии и трению металла по металлу.
При сильном ударе предпочтительны высокомарганцовистые аустенитные сплавы (например, Нп-Г13А): в исходном состоянии они сравнительно вязкие, но упрочняются наклёпом под нагрузкой. Чисто высокоуглеродистый твёрдый слой при ударах скалывается, поэтому его берут для абразива без значительных ударов.
Она зависит от марки и режима. Вязкие восстановительные слои нормируют по Бринеллю (порядка HB 160–310), твёрдые износостойкие — по Роквеллу (ориентировочно до HRCэ 53 у высокохромистых прутков типа Пр-С27). Точные значения приведены в приложении А к ГОСТ 10543-98 и в ГОСТ 21449-75.
Металлургию слоя определяет состав сплава, а не форма. Форма (проволока, лента, электрод, пруток, порошок) влияет на способ наплавки, производительность и глубину проплавления основного металла. Один и тот же по составу сплав может выпускаться в нескольких формах.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.