Наличие коррозионной среды ускоряет процесс кавитационного разрушения. Поэтому для работы в условиях кавитации применяют коррозионностойкие стали.

Высокой стойкостью против кавитационного разрушения обладают хромистые стали с мартенситной структурой (тип Е). Применение этих сталей для наплавки затруднено из-за появления трешин и необходимости предварительного подогрева деталей. Более технологичны аустенитные хромоникелевые стали 18-8 типа D, но более высокой износостойкостью обладают стали с нестабильным аустенитом, который при микроударном нагружений превращается в мартенсит. К сталям с нестабильным аустенитом относятся 30Х10Г10, Х15Н8, Х13Н9 и др. Наличие в структуре б-феррита снижает кавитационную стойкость, поэтому стали с высоким содержанием хрома (20-25%) хуже противостоят кавитации, чем стали с 13-15% Сг.

Высокую кавитационную стойкость имеют нержавеющие мар-тенситостареющие стали 0Х12Н5АМ2Т. Эти стали приобретают необходимые свойства в результате воздействия термического цикла сварки и поэтому специальной термообработки не требуют.

Для наплавки гребных винтов из медных сплавов применяют двухфазные алюминиевые бронзы (10-14% А1). В наплавленных высокоалюминиевых бронзах образуется метастабильная Р-фаза, способная под действием микроударных нагрузок превращаться в мартенситоподобную Р-фазу, обладающую высокими упругими свойствами. Это значительно повышает общую кавитационную стойкость сплава (табл. 13-3).

Термическая усталость - это изменения структуры и формы, сопровождающиеся разрушением материалов в результате действия циклических нагревов и охлаждений. Трещины - наиболее характерный вид разрушения, вызываемый термической усталостью. Трещины возникают на поверхности детали после определенного числа циклов. Их количество непрерывно увели-

Таблица 13-3

состав наплавленного металла

для работы в условиях кавитации, %

в сплаве содержится 2,3% Мо и 0,14% N.

чивается с возрастанием числа циклов. В результате образуется сетка трещин, которую часто называют сеткой разгара. Характеристикой сопротивления материалов термической усталости обычно служит число циклов до появления трещин. Стандартная методика испытаний на термическую усталость пока отсутствует, поэтому сравнительные данные получают лишь при определенных параметрах работы испытательного стенда.

Термической усталости подвержены многие детали оборудования и различный инструмент: валки горячей прокатки, штампы для горячей штамповки, пресс-формы для литья под давлением, хоботы завалочных машин, контейнеры для прессования профилей и т. п. С проблемой термической усталости чаще всего приходится сталкиваться при решении задач, связанных с наплавкой прокатных валков и штампов для горячей обработки металлов. Здесь в качестве наплавленного металла традиционным является применение штамповых сталей для горячей обработки, которые в соответствии с классификацией МИС относятся к типу Н (табл. 13-4). Такие детали, как прокатные валки, штампы и другой инструмент для горячей обработки, испытывают не только тепловые удары, которые приводят к трещинам термической усталости, но подвергаются одновременно и износу истиранием. Скорость распространения трещин в глубь металла и скорость истирания могут быть разными. Поэтому на изношенной поверхности детали отразится результат действия процесса, протекающего с большей скоростью, т. е. сетка трещин, либо задиры и риски. Различные типы наплавленного металла обладают разной склонностью к образованию трещин термической усталости и сопротивлением износу.

На рис. 13-5 приведены данные о сопротивлении износу и термической усталости ряда составов наплавленного металла типа Н. Испытания выполнены на машине, позволяющей оказывать одновременное воздействие на поверхность образца циклических тепло-смен и трения о металл. Испытываемый образец прижимают к вра-

Таблица 13-4

Состав металла для наплавки инструмента, деформирующего металл в горячем состоянии

1,0 - 0 -

$ 0,6-O.k-0,1

60 -50 -

I kov

30 -

УТЛ ш

Рис. 13-5. Сопротивление износу (а) и термической усталости (б) наплавленного металла:

/ - ЗХ2В8; 5 - ЗХ4В2М2ФС;

2 - 10Х7М2ФС; 6 - 4ХЗВМФС;

3 - 4Х4В4М2ФС; 7 - 25Х5ФМС;

4 - ЗХ2М4Ф; 8 - сталь 45 после закалки и отпуска на ННС 50

вдающемуся истирающему кольцу с давлением около 10 кгс/мм, скорость трения 20-22 м/мин. Истирающее кольцо из стали Х18Н10Т нагревают газовой горелкой до температуры 950- 1000° С. Образец в течение 40 с истирается об это кольцо, нагреваясь до температуры 680-710° С, затем отводится и охлаждается струей воды до температуры 180° С, после чего цикл повторяется. На рис. 13-5, а величина износа указана после 200 циклов.

Термическую усталость образцов определяли на этой же установке, но нагреву газовой горелкой до температуры 680° С подвергали не кольцо, а образец, который затем охлаждался водяным душем. На рис. 13-5, б показано число циклов до появления первой трещины.

Износ возрастает при уменьшении в наплавленном металле содержания углерода и легирующих элементов, особенно вольфрама. Сопротивление термической усталости вольфрамовой стали ЗХ2В8 оказалось ниже, чем стали 45 и безвольфрамовой стали 25Х5ФМС. Между тем согласно исследованиям термических циклов службы валков стана 120 поперечно-винтовой прокатки, сопротивляемость образованию трещин наплавленного металла ЗХ2В8 более высокая, чем стали 45. Это указывает на существенное изменение сопротивления наплавленного металла термической усталости в зависимости от условий эксплуатации.

Проводя испытания различных материалов по одной методике и постоянных режимах, можно прийти к ошибочным рекомендациям, если не учитывать конкретных условий службы наплавляемых деталей. Между сопротивлением термической усталости, определяемым числом циклов до появления трещин, и механическими и теплофизическими характеристиками материалов отсут-