Abstract: The effect of the matrix, graphite and ferrochrome-manganese contents in SAW fluxes, obtained with steel slag and rice husk ash, on the composition and hardness of the metal deposited in one layer is addressed. Links were established between the flux composition variables (X1 - Matrix (72.99% slag, 20.44% rice husk ash and 6.57% fluorite), X2- Graphite and X3- Ferrochrome-manganese) and the contents of carbon, chromium, manganese, silicon, the microhardness and the hardness of the deposit and metallographic images were acquired. The best flux deposit was characterized metallographically and was evaluated by a microabrasive wear test with a free rotating sphere, using a commercial reference deposit. It is concluded that the carbon content, the microhardness and the hardness of the deposited metal are ruled by graphite and that the chromium, manganese and silicon contents are governed by ferrochrome-manganese; that the best flux corresponds to 88% matrix, 7% graphite and 5% ferrochrome-manganese, with a deposit hardness of 59 HRc, and with martensite and interdendritic austenite microstructure. This behaves properly to wear, being 6% less resistant than the reference.

Resumen: Se aborda el efecto de los contenidos de matriz, grafito y ferrocromo-manganeso en fundentes SAW, obtenidos con escorias de acería y cenizas de cascarilla del arroz, sobre la composición y dureza del metal depositado en una camada. Fueron establecidos vínculos entre las variables de composición del fundente (X1 – Matriz (72,99% de escoria, 20,44% de cenizas de cascarilla del arroz y 6,57% de fluorita), X2- Grafito y X3- Ferrocromo-manganeso) y los contenidos de carbono, cromo, manganeso, silicio, la microdureza y la dureza del depósito y fueron adquiridas imágenes metalográficas. El depósito del fundente de mejor desempeño fue evaluado mediante ensayo de desgaste microabrasivo, frente a un depósito comercial de referencia. Se concluye, que el contenido de carbono, la microdureza y la dureza del metal depositado son gobernado por el grafito y que los contenidos de cromo, manganeso y silicio son gobernados por el ferrocromo-manganeso; que el fundente de mejor desempeño corresponde a, 88% de matriz, 7% de grafito y 5% de ferrocromo-manganeso, con dureza del depósito de 59 HRc, y con microestructura de martensita y austenita interdendrítica. Este se comporta al desgaste adecuadamente, siendo un 6% menos resistente que el de referencia.

Abstract This work assesses the wear resistance behavior of different high Cr and Nb alloyed hardfacing deposits carried out by Self-shielded Flux Cored Arc Welding, considering the resulting microstructures as base for the analysis. To obtain non-commercial alloys, an “in-situ” technique was employed with addition of cold wire into the weld pool. Six combinations of two commercial FeCrC and FeCrNbC tubular wires and three different solid wires (AWS ER 70S-6, ER308LSi and ER 430) were used to obtain white cast iron hardfacing deposits on plain carbon steel subtracts. The welding parameters were identical for all combinations. Each deposit was characterized taking into account the resulting microstructure, hardness and abrasion wear resistance. The addition of a ferritic stainless solid wire in the weld pool resulted in the best wear resistance, which was boosted if Nb is present in the S-FCAW wire. The reason for these results was microstructure refinement and the presence of NbC and M7C3, the latter being present in all combinations.

En el presente trabajo se reporta el vínculo del factor de revestimiento sobre el comportamiento de electrodos tubulares revestidos para revestimiento duro por SMAW, en cuanto a parámetros de consumo y geometría de los depósitos. Los electrodos fueron fabricados con dos espesores de revestimiento para un diámetro del alma y composición de revestimiento invariables, a fin de valorar la influencia exclusiva del espesor de revestimiento. Cada factor de revestimiento (relación entre el diámetro del revestimiento y el diámetro del alma del electrodo) fue evaluado en función de la variación de la corriente. Fueron realizados depósitos sobre chapa, evaluándose las dimensiones geométricas del cordón y los parámetros de consumo de los electrodos. En base a los resultados obtenidos se concluye que para estos electrodos el valor de factor de revestimiento debe ser de 1,2, mostrando su mejor desempeño integral en el entorno de una corriente media de 100 A.

At the present paper it is reported the relationship of coated factor in the behavior of coated tubular electrodes for hardfacing, using SMAW process, as to consumption parameters and the geometry of the deposited metal. The tubular electrodes were made with two coating thickness for a fixed diameter of the metal tube and coating composition, in order to value the exclusive influence of the coating thickness. Each coating factor (relation between the total diameter of the electrode and the diameter of the metal tube) was evaluated as a function of the variation in welding current. Deposits over the metal plate were made, letting evaluate the geometrical dimensions of the welding bead and the consumption parameter of electrodes. Based on the obtained results was concluded that for those electrodes the value of the coating factor have to be 1,2 and showing the best integral performance around an average welding current of 100 A.

The possibility of working at lower current and, consequently, reaching low dilution, points out advantages in the use of metal cored coated electrodes over conventional ones for hardafacing. It is known that the grain size of the filling alloy elements plays important role in the exothermic oxidation process, reflecting on the operational characteristics of the electrode. However, one can suppose that such process is dependent of the composition ratio of the slag-former compounds from the coating. The present work describes the evaluation of the filling alloy granulometry, present in metal core coated electrodes, on the dilution and deposition rate, taking into account the influence of the coating. The study was carried out using two types of electrodes with FeCrMn as alloying component, distinguished by the granulometry of the ferroalloy. Different coating compositions were employed with systematic variations in the ratio Calcite:Fluorite:Rutile. Bead dimensions were measured after bead-on-plate welds. It was concluded that the electrode with coarser ferroalloying presents better performance from the dilution and deposition efficiency points of view. The coating composition of the highest performance was established.

La posibilidad de trabajar con bajos niveles de corriente y sus consecuencias sobre la dilución, hace que los electrodos tubulares revestidos (SMAW) para recubrimiento duro sean una opción ventajosa a valorar frente a los electrodos revestidos convencionales. Es conocido que la granulometría de los elementos de aleación influye decisivamente en el desarrollo de los procesos oxidativos exotérmicos, hecho que se refleja en las características operacionales de los electrodos. Entretanto, se puede suponer que tales procesos oxidativos son influenciados por la relación de los componentes formadores de escoria en el revestimiento. En el presente trabajo se describe la evaluación del efecto de la granulometría de la carga aleante en el alma del electrodo tubular revestido sobre la dilución y el rendimiento de deposición, bajo la influencia de la composición del revestimiento. El estudio fue realizado de manera paralela para dos tipos de electrodos con FeCrMn como carga aleante, diferenciados por la granulometría de la ferroaleación en el alma del electrodo. A cada tipo de electrodo le fueron aplicados diferentes revestimiento con variaciones de la relación Caliza:Fluorita:Rutilo, con los cuales fueron obtenidos depósitos sobre chapa. Para cada uno de los depósitos fueron determinados los parámetros dimensionales del cordón. Se concluyó que, desde el punto de vista de la geometría del depósito (de la dilución), el electrodo con granulometría mas gruesa presenta un comportamiento más favorable, al tiempo que también presenta un mejor desempeño desde el punto de vista del rendimiento de deposición. La región de composición de revestimiento de mejor comportamiento integral para los dos tipos de electrodos evaluados fue establecida.