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

Изобретение относ.ится к сварочному; производству, а именно к материа- паы, применяемым при сварКе конструк- судов различного назначения и конструкций машиностроения, работающих при низких температурах, и может быть использовано в других отраслях промышленности, связанных со сваркой углеродистых и низколегиро- ваИных сталей.

Целью изобретения является повы- ше|ние циклической трещиностойкости и (конструктивной прочности сварного сс|единения при температурах до ()(fc,

Ниобий, образуя мелкодисперсные карбиды, при содержании ниже - 0,j02 мас.% благотворно влияет на структуру стали - измельчается зерно. Более высокое содержание ниобия приводит к охрупчиванию металла шва,

: Церий, цирконий, алюминий введены в состав как рафинирующие и модифицирующие элементы. Определенное отноше- кие суммы церия и циркония к алюминию обеспечивает максимальное измельчение зерен и очищение металла шва от кисло , азота и водорода. В целом при переходе от структуры пластинчатого перлита к мелкозернистому циклическая трещиностойкость повышается в 3-5 раз конструктивная прочность также повышается.

Нарушение этого соотношения приво- дит к увеличению размеров зерен, меньшей чистоте по окислам, т.е. кристаллическая решетка менее плотноупакован ная.

Медь и никель образуют с железом твердый раствор.

Применение электрошлако ого переплава снижает в электродной проволоке содержание серы до 0,015 мас.% и ниже, фосфора - до 0,016-0,020 мас.% уменьшает количество неметаллических включений и газов, что также несколько повьш1ает конструктивную прочность сварного соединения, эксплуатируемого при низких температурах и при цикли- ческих нагрузках.

Установлено, что при соотношении

никель . , .д

10% сера + 10% фосфор . и процессе дисперсионного твердения И при высокой чистоте стали по сере и фосфору циклическая трещиностойкость удовлетворяет условиям эксплуатации сварного соединения при отрицательных температурах. В процессе циклических нагрузок трещина задер- живается и надо прилагать большие усилия, чтобы она распространилась дальше. Нарушение этого соотношения снижает циклическую трещиностойкость и конструктивную прочность в целом.

При отношении элементов меньше 4,5 практически отсутствует дис пер- сионное твердение, падает прочность, пластичность невысока. При отношении элементов больше 9,5 процесс диспер сионного твердения усиленный, прочностные характеристики более высокие однако пластичность невысока и трещиностойкость падает,

11овьш1ённое содержание углерода (вьш1е 0,06 мас.%) в стали приводит к монотонному снижению вязкости разрушения и циклической трещиностойкос ти. Это обусловлено рядом причин, среди них: повышенное содержание углерода в мартенсите, увеличение объемной доли механически нестабильнго остаточного аустенита, способного при нагружении претерпевать аллотропическое Y - oi, превращение.

Снижение содержания углерода (ниже 0,02 мае,%) приводит к резкому удорожанию такой стали из-за металлургических трудностей ее изготовления.

Молибден в данном диапазоне леги роЕЛНия повьшает отпускоустойчивость стали и в целом конструктивную прочность (например, высокий отпуск для снятия остаточных напряжений). Повышение содержания молибдена вьш1е 0,3 мас,% упрочняет проволоку и резко повьшгает ее стоимость.

Выплавку стали для электродной проволоки производили в печах с массой слитка 100 кг. Полученные слитки подвергали электрошлаковому переплаву в электрошлаковых печах. Сварку производили на автомате АДС-1000-2 и ручными электродами с фтористо-кальциевым покрытием. В качестве основного материала использовали пластины из стали 10ХСНД, 15ГБ, 10ГНБ, При автоматической сварке использовали флюс 4ЙОФ-6.

Наплавку вручную на пластинах производили при следующих режимах; ICB ISO А, и 25 В, Vgj 10 м/ч, а на автомате ADC-1000-2 при 1 550 А, и 34 В, Ve8 20 м/ч.

, Испытания проводили в соответствии- с ГОСТ 69УЬ-66 тип XI и ГОСТ 9454-78 при -60°С.

Анизотропия стали данного легиро- вания и подвергнутой электрошлаковому переплаву сводится к минимальной величине (разброс до 10%).

Примеры заполнения предлагаемой сварочной проволоки приведены в : - табл.1.

Характеристики циклической трещи- ностойкости и конструктивной прочности предлагаемой проволоки приведены в табл.2.

Таким образом, комплексное сочетание основных легирующих и микролегирующих элементов, рафинирование электродной проволоки за счет применения электрошлакового переплава (снижение содержания серы, газов и неметаллических включений) позволяет получить плотноупакованный мелкозер- нистый перлит и феррит, что резко . повьшает циклическую трещиностой- кость и вязкость разрушения. Формула изобретения

Состав электродной проволоки, содержащий углерод, кремний, марганец,,

хром, никель, молибден, медь, серу, фосфор и железо, отличающий- с я тем, что, с целью повышения циклической трепщностойкости и конструктивной прочности сварного соединения при температурах до -60 С, состав дополнительно содержит ниобий, церий, цирконий, алю,миний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Молибден

Медь

Сера

Фосфор

Ниобий

Церий

Цирконий

Алюминий

Железо

ри этом отношение суммы содержаний ерия и циркония к содержанию алюмиия 2, а отношение суммы никель медь к сумме 10% серы и 10% фосфора авно 4,5-9,5.

0,02-0,06

0,10-0,25

0,30-0,60

0,15-0,45

0,90-2,40

0,05-0,30

0,30-0,80

0,010-0,015

0,016-0,020

0,005-0,02

0,02-0,06

0,02-0,06

0,02-0,06

Остальное

Изобретение относится к свароч- HOtjy производству, а именно к материалам, применяемым при сварке кон- струк1щй, работающих при низких температурах. Цель изобретения - по- вьппение циклической трещиностойкости и конструктивной прочности сварного соединения при температурах до -60 С. Это достигается тем, что в состав сварочной проволоки, содержащий, мас.%: 0,02-0,06 углерода; 0,10-0,25 марганца; 0,10-0,25 кремния; 0,15;- ; 0,45 хрома; 0,90-2,40 никеля; 0,05- 0,30 молибдена; 0,010-0,015 серы; , 0,016-0,020 фосфора; 0,30-0,80 меди; остальное - железо, дополнительно вводится мас.%: 0,005-0,02 ниобия; 0,02-0,06 церия; 0,02-0,06 циркония; 0,02-0,06 алюминия, при этом отношение суммы циркония и церия к алюминию- 2, а отношение суммы никеля и меди к сумме 10% серы и 10% фосфора равно 4,5-9,5. Ниобий в количествах 0,005-0,02, образуя мелкодисперсные карбиды, измельчают зерно. Церий, цирконий, алюминий введены как рафинирующие и модифицирующие элементы. Отношение суммы церия и циркония к алюминию 2 обеспечивает переход - от структуры пластинчатого перлита к мелкозернистому, что повьшает циклическую трещиностойкость и конструктивную прочность при низких темпера- -турах. При соотношении суммы никеля и меди к сумме 10% серы и 10% фосфора равном 4,5-9,5, циклическая трещиностойкость удовлетворяет условиям эксплуатации сварного соединения при отрицательных температурах за счет процесса дисперсионного трерде- ния. 2 табл. (Л

СОСТАВ

Хяннчесхмй соетм сварочной проволокк

Содержание элементов маа.Х

т б л и а « 1

Т а б л

а 2