Состав сварочной проволоки Советский патент 1988 года по МПК B23K35/30 C22C38/50 

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к составам сварочных нроволок, нредназначенных для сварки конструкций в среде углекислого газа или смеси (СОз + аргон) и работающих в условиях циклического изгиба в жестких режимах и при низких температурах.

Целью изобретения является повышение циклической долговечности сварного соединения при работе на изгиб и при температуре -50°С.

Медь и титан при содержании 0,25-1,00 и 0,05-0,20 мас.% соответственно и при обязательном их соотношении, равном 5:1, резко увеличивают пластические характеристики 5 и Ч при сохранении достаточно высокой прочности; повышается сцепляемость зерен за счет увеличения размеров их границ и появления пластичного феррита. При этом высокой прочности за счет дисперсионного твердения соответствуют высокие значения относительного удлинения и сжатия.

Ограничение содержания меди и титана обусловлено падением указанных характеристик и появлением анизотропии в металле шва, что в конечном итоге сказывается на снижении значений циклического изгиба (Ацч), особенно при -50°С. Нарушение количественного соотношения меди и титана н сочетании с молибденом приводит к резкому падению ударной вязкости при -50°С, и как следствие, к резкому снижению работоспособности, в том числе и при циклическом изгибе (материал становится хрупким) .

Алюминий улучшает качество сварного шва, так как является хорошим раскис- лителем и связывает серу, хорошо очи- шает ванну от закиси железа. Вследствие сильного сродства к азоту алюминий одновременно действует как дегазотизатор и устраняет пористость. При содержании алюминия в проволоке менее 0,05% увеличивается склонность к образованию меж- кристаллитных трещин от напряжений в тяжелых сварных конструкциях, особенно при больших сечениях. Верхнее содержание алюминия (0,25 мас.%) обусловлено началом образования приграничных выделений интерметаллических фаз, что резко снижает сцепляемость зерен, металл становится хрупким и в целом понижается работоспособность при циклическом изгибе.

Молибден уменьшает критические скорости охлаждения, повышает прокаливае- мость сварочной проволоки. Влияние молибдена как карбидообразующего элемента сказывается на повыщении устойчивости против отпуска, особенно после закалки от высоких температур

10

15

20

30

35

При содержании молибдена свыше 0,90 мас.% возрастает стоимость сварочной проволоки; влияние его на отпускную хрупкость становится таким же, как и при 0,50 мас.% Мо.

Хром при содержании его выше 1,8 мас.% охрупчивает границы зерен и межзеренных прослоек из-за появления избыточного количества карбидов, что приводит к снижению относительного удлинения и сжатия. При снижении содержания хрома ниже 1,1 мас.% резко падает прочность металла шва.

Никель является основным легирующим элементом, участвующим в образовании мартенсита замещения. Легирование никелем конструкционных сталей во всех случаях уменьшает склонность сталей к хрупким разрушениям практически при всех видах нагружения.

При содержании никеля менее 1,5 мас.% снижается вязкость металла шва, особенно при отрицательных температурах, и, как следствие, понижается работоспособность сварного соединения; сталь склонна к перегреву при высоких температурах и отпуске при 550-600°С, не устраняет отпуск- 25 ной хрупкости, даже при содержании молибдена 0,5-0,9 мас.%. Экономически нецелесообразно из-за дефицитности увеличивать содержание никеля выше 2,5 мас.% для данного, типа сварочной проволоки.

Ванадий при выбранных соотношениях остальных компонентов повышает прочность сварного шва без снижения циклической работоспособности на изгиб.

Марганец и кремний являются необходимыми элементами сварочной проволоки, предназначенной для сварки в среде углекислого газа или смеси с аргоном. Верхние пределы их содержания приняты для сохранения высоких значений относительного удлинения и сжатия, а также прочности.

Нижние пределы обусловлены отсутствием неметаллических и шлаковых включений, так как при этом образуются продукты раскисления с относительно невысокой температурой плавления, что обеспечивает их коагуляцию и удаление на поверхность ванны.

Химический состав и механические свойства предлагаемой сварочной проволоки приведены в таблице.

Сварка производилась на модернизированном автомате АДСВ-2 с источником питания ВДУ-504УЗ.

В качестве основного материала использовались пластины из стали 12ХНЗМД, 12ХГН2МФДРА. Форма и размеры подготовленных кромок соответствуют типу шва

40

45

50

При содержании молибдена менее 55 о ГОСТ 14771-76. Защита сварочной

0,50 мас.% при 550-600°С для сварных швов (литой металл) проявляется отпускная хрупкость.

ванны осуществлялась углекислым газом или смесью (СО2 + аргон 20%). Образцы сваривались встык за 2-4 прохода на

0

5

0

0

5

При содержании молибдена свыше 0,90 мас.% возрастает стоимость сварочной проволоки; влияние его на отпускную хрупкость становится таким же, как и при 0,50 мас.% Мо.

Хром при содержании его выше 1,8 мас.% охрупчивает границы зерен и межзеренных прослоек из-за появления избыточного количества карбидов, что приводит к снижению относительного удлинения и сжатия. При снижении содержания хрома ниже 1,1 мас.% резко падает прочность металла шва.

Никель является основным легирующим элементом, участвующим в образовании мартенсита замещения. Легирование никелем конструкционных сталей во всех случаях уменьшает склонность сталей к хрупким разрушениям практически при всех видах нагружения.

При содержании никеля менее 1,5 мас.% снижается вязкость металла шва, особенно при отрицательных температурах, и, как следствие, понижается работоспособность сварного соединения; сталь склонна к перегреву при высоких температурах и отпуске при 550-600°С, не устраняет отпуск- 5 ной хрупкости, даже при содержании молибдена 0,5-0,9 мас.%. Экономически нецелесообразно из-за дефицитности увеличивать содержание никеля выше 2,5 мас.% для данного, типа сварочной проволоки.

Ванадий при выбранных соотношениях остальных компонентов повышает прочность сварного шва без снижения циклической работоспособности на изгиб.

Марганец и кремний являются необходимыми элементами сварочной проволоки, предназначенной для сварки в среде углекислого газа или смеси с аргоном. Верхние пределы их содержания приняты для сохранения высоких значений относительного удлинения и сжатия, а также прочности.

Нижние пределы обусловлены отсутствием неметаллических и шлаковых включений, так как при этом образуются продукты раскисления с относительно невысокой температурой плавления, что обеспечивает их коагуляцию и удаление на поверхность ванны.

Химический состав и механические свойства предлагаемой сварочной проволоки приведены в таблице.

Сварка производилась на модернизированном автомате АДСВ-2 с источником питания ВДУ-504УЗ.

В качестве основного материала использовались пластины из стали 12ХНЗМД, 12ХГН2МФДРА. Форма и размеры подготовленных кромок соответствуют типу шва

0

5

0

5 о ГОСТ 14771-76. Защита сварочной

ванны осуществлялась углекислым газом или смесью (СО2 + аргон 20%). Образцы сваривались встык за 2-4 прохода на

следующих режимах: Ic 200А, U 25 В, Vce 18 м/ч; Qco и Со, + Ат 16-22 л/мин.

Для оценки стойкости сварного соединения к воздействиям нагрузок при циклическом изгибе проводили испытания образцов на длительный изгиб.

Образцы изготавливали в соответствии с СТП АДН 12-81 Тип.Ш. Испытания проводились в соответствии с СТП АДН 12- 81 при -50°С.

Результаты испытания показывают, что увеличение циклической долговечности при изгибе связано как с высокими значениями прочности, так и с сохранением пластических характеристик, что в свою очередь увеличивает сжимаемость зерен за счет увеличения напряжения растяжения и сжатия.

Использование сварочной проволоки предлагаемого состава позволяет увеличить срок службы изделий, работающих в жестких условиях на циклическую долговечность при изгибе.

5

0

Формула изобретения

Состав сварочной проволоки, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, алюминий, ванадий, железо, отличающийся тем, что, с целью повы- щения циклической долговечности сварного соединения при работе на изгиб и при температуре -50°С, состав дополнительно содержит медь и титан при следующем со- отнощении компонентов, мас.%;

Углерод0,03-0,10

Кремний0,3-0,8

МарганецI-2

Хром1,1 - 1,8

Никель1,5-2,5

Молибден0,5-0,9

Алюминий0,05-0,25

Ванадий0,05-0,25

Медь0,25-1,00

Титан0,05-0,20

ЖелезоОстальное

причем отнощение содержания меди к содержанию титана равно 5:1.

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к составам сварочных- проволок, предназначенных для сварки конструкций в среде углекислого газа или смеси (СО2 -j- аргон) и работающих в условиях циклического изгиба в жестких режимах и при низких температурах. Цель изобретения - повышение циклической долговечности сварного соединения при работе на изгиб и при температуре -50°С, это достигается тем, что в состав сварочной проволоки, содержащей, мас.%: углерод 0,03-0,10; кремний 0,30-0,80; марганец 1,00-2,00; хром 1,1 - 1,8, никель 1,50- 2,50; молибден 0,50-0,90, алюминий 0,05- 0,25, железо - остальное, дополнительно вводится 0,25-1,00 меди и 0,05-0,20 мас.% титана при соотношении меди и титана, равном 5:1. Дополнительное введение меди и титана при условии указанного соотношения резко увеличивает пластические свойства сварного соединения при сохранении достаточно высокой прочности; повышается сцепляемость зерен за счет увеличения размеров их границ и появления пластинчатого феррита, что приводит к повышению циклической долговечности при работе на изгиб и при температуре -50°С. 1 табл. i (Л

10,03 0,30 1,00 1,10 1,50 0,50 0,05 0,05 0,25

20,05 0,60 1,50 1,45 2,10 0,70 0,130,08 0,60

30,10 0,80 2,00 1,80 2,50 0,90 0,25 0,251,00

и,05 95,17 850,0 13,5 А9,0 4,21-10 0,12 92,67 910,012,8 45,0 5,25-10

0,20 90,20 980,012,5 46,0 5,5.10