Состав электродной проволоки Советский патент 1989 года по МПК B23K35/30 C22C38/50 

Изобретение относится к сварочным материалам, преимущественно для дуговой сварки в активных газах конструкций из легированных высокопрочных сталей, подвергаемых в процессе изготовления послесварочному высокому отпуску.

Цель изобретения - стабилизация и повышение вязкости разрушения наплавленного металла шва и снижение степени егр разупрочнения в результате высокого послесварочного отпуска.

Соблюдение условно суммарного содержания карбидообразующих элементов ванадия, титана и алюминия в составе сварочной проволоки в пределах 0,03- 0,31% позволяет даже при сварке в сильно окислительных защитных средах снизить степень разупрочнения шва при высоком отпуске за счет дисперсионного твердения, обусловленного выделением нитридных и карбонитридных фаз этих элементов по границам зерен.

При суммарном содержании в проволоках ванадия, титана и алюминия ниже указанных пределов, а их отдельное содержание при этом находится в пределах рецептуры состава, наблюдается существенное разупрочнение наплавленного металла в результате высокого отпуска. В случае превышения указанного предела по суммарному содержанию ванадия, титана и алюминия имеет -иесто снижение хладостойкости отпу- щенно э наплавленного металла, что связггю с повышенной его загрязненностью выделившимися частицами нитридов и карбонитридов этих элементов.

Снижение вязких свойств металла шва в результате высокого отпуска вследствие дисперсионного твердения восполняется правильным выбором соотношения между содержанием углерода, марганца и никеля в проволоке в зависимости от требуемогс5 уровня прочности металла шва.

Для комплекснолегированного шва системы C-Cr-Mn-Ni-Mo простое повышение содержания никеля в нем не позволяет компенсировать частичное падение вязкости, обусловленное упрочнением дисперсными частицами натри- дов и карбонитридов.

Для обеспечения требуемого уровня вязкости отпущенного металла шва при повышении его прочности от баа 700 МПа до б 0,2 850 МПа, необходимо соблюдение строго определенных

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

соотношений между содержанием углерода, марганца и никеля в проволоке, а именно отношение стократного содержания углерода к суммарному содержанию марганца и никеля должно быт ь равно 0,,8. Причем для получения металла шва с пределом текучест( 6о,ч 700750 МПа состав электродной проволоки должен содержать никель в количестве 2,1-2,5% при отношении стократного содержания углерода к суммарному содержанию марганца и никеля, равному 1,9-3,8 для получения металла шва с б o.fi 750-800 МПа; содержание никеля в проволоке должно быть равно 2,- 2,8% при указанном соотношении углерода, марганца и никеля, равном 0,95 2,8, а для получения металла шва с ,2 800-850 МПа содержание никеля равно 2,7-3,% при соотношении углерода, марганца и никеля, равном 0,,6 ,

При значениях выявленного соотношения углерода марганца и никеля ниже 0,9 прочностные показатели металла швов данной композиции находятся ниже, установленных требований (ниже 800 МПа); Если указанное соотношение больше 3,8, то наблюдается превышение прочностных свойств отпущенного металла шва более 750 МПа при существенном снижении показателей вязкости разрушения в условиях статической усталости (величина критического раскрытия трещины снижается до 0,,05 мм).

Дополнительным фактором, способствующим повышению вязкости разрушения отпущенного металла шва под действи-- ем постоянной нагрузки, является микролегирование проволоки кальцием в количестве 0,02-0,08%, что объясняется более высокой степенью раскис- ленности шва и уменьшением отрицательного влияния серы и фосфора в нем в виде неметаллических включений на показатели статической усталости. Кроме того, кальций в данной композиции усиливает действие таких элементов, как V, Ti, Al. Примеры выполнения предлагаемой электродной проволоки представлены в табл. 1.

Оценку механических свойств металла шва производят, как в состоянии после сварки, так и после высокого отпуска (режим отпуска: ТС 620°С, ц) , При этом наряду с испытаниями металла шва на ударный изгиб на образцах с надрезом по Шарпи, производится оценка величины критического раскрытия трещины Ос при статическом трехточечном изгибе с одновременным определением температуры перехода металла шва в хрупкое состояние из условия обеспечения 50%-ной волокнистой составляющей в изломе. Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Из результатов испытаний видно, что при содержании элементов в проволоке ниже предлагаемых пределов не обеспечивается требуемый уровень прочности металла шва, имеет место существенное его разупрочнение в результате отпуска. В то же время при содержании элементов в проволоке выше предлагаемых пределов шов приобретает чрезмерно высокую прочность при недопустимо низких значениях вязкости, мак в состоянии после сварки, так и после высокого отпуска.

На основании этого можно сделать вывод, что предлагаемая проволока позволяет стабилизировать и повысить показатели вязкости разрушения металла шва при статическом нагружении, а также снизить степень его разупрочнения после высокого послесварочного

10

зации и повышения вязкости разруше ния наплавленного металла шва и сни жения степени его разупрочнения в результате высокого послесварочного отпуска, состав дополнительно содер жит кальций при следующем соотноше нии компонентов, мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Молибден

Ванадий

Титан

Алюминий

Кальций

Сера

Фосфор

Азот

Железо

при этом суммарное содержание ванадия, титана и алюминия должно быть 25 в пределах 0,03-0,31 мас.%.

2. Состав по п. 1, отличаю щийся тем, что, с целью получе ния металла шва с пределом текучест 700-750 МПа, состав содержит никель

15

20

0,,

0,2-0,7

0,6-1,8

0,2-0,6

2,1-3,

0,35-0,7

0,01-0,0

0,01-0,1

0,005-0,1

0,02-0,0

0,006-0,0

0,006-0,0

0,005-0,0

Остально

отпуска сварных соединений из высоко- зо количестве 2,1-2,5, а отношение

0

зации и повышения вязкости разрушения наплавленного металла шва и снижения степени его разупрочнения в результате высокого послесварочного отпуска, состав дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Молибден

Ванадий

Титан

Алюминий

Кальций

Сера

Фосфор

Азот

Железо

при этом суммарное содержание ванадия, титана и алюминия должно быть 5 в пределах 0,03-0,31 мас.%.

2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения металла шва с пределом текучести 700-750 МПа, состав содержит никель

5

0

0,,1

0,2-0,7

0,6-1,8

0,2-0,65

2,1-3,

0,35-0,70

0,01-0,07

0,01-0,15

0,005-0,15

0,02-0,08

0,006-0,020

0,006-0,020

0,005-0,015

Остальное

Изобретение относится к сварочным материалам, преимущественно для дуговой сварки в активных газах конструкций из легированных высокопрочных сталей, подвергаемых в процессе изготовления послесварочному высокому отпуску. Цель изобретения - стабилизация и повышение вязкости разрушения наплавленного металла шва и снижение степени его разупрочнения в результате высокого послесварочного отпуска. В состав электродной проволоки (ЭП) входят следующие компоненты, мас.%: C 0,04 - 0,14

SI 0,2 - 0,7

MN 0,6 - 1,8

CR 0,2 - 0,65

NI 2,1 - 3,4

MO 0,35 - 0,70

V 0,01 - 0,07

TI 0,01 - 0,15

AI 0,005 - 0,15

S 0,006 - 0,020

P 0,006 - 0,020

N 0,005 - 0,015

CA 0,02 - 0,08

FE остальное. Суммарное содержание V + TI + AL = 0,03 - 0,31 мас.%. Для получения металла шва (МШ) с пределом текучести σ_0,2 = 700 - 750 МПа состав ЭП должен содержать NI в количестве 2,1 - 2,5%, а отношение 100-кратного содержания CKMN + NI(%) равно 1,9 - 3,8. Для получения МШ с пределом текучести σ_0,2 = 750 - 800 МПа состав ЭП должен содержать NI в количестве 2,4 - 2,8%, а отношение 100-кратного содержания CKMN + NI(%) равно 0,95 - 2,8. Для получения МШ с σ_0,2 = 800 - 850 МПа состав ЭП должен содержать NI в количестве 2,7 - 3,4%, а отношение 100-кратного содержания CKMN + NI(%) равно 0,9 - 2,6. Суммарное содержание V, TI и AL, равное 0,03 - 0,31%, позволяет снизить степень разупрочнения шва при высоком отпуске за счет дисперсионного твердения, обусловленного введением нитридных и карбонитридных фаз этих элементов по границам зерен. Строго определенное соотношение между C, MN и NI, а именно 100-кратное содержание CKMN + NI(%) равно 0,9 - 3,8 при содержании NI, равном 2,1 - 3,4%, позволяет обеспечить требуемый уровень вязкости отпущенного МШ при повышении его прочности от σ_0,2 = 700 МПа до σ_0,2 = 850 МПа. CA в количестве 0,02 - 0,08% способствует повышению вязкости разрушения отпущенного МШ под действием постоянной нагрузки и усиливает действие таких элементов как V, TI, AL. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

прочных легированных сталей.

Применение предлагаемой проволоки в производстве тяжелонагруженных машин и механизмов позволяет улучшить качество сварных соединений и повысить эксплуатационную надежность сварных конструкций, работающих в условиях низких климатических температур.

Формула изобретения

щ и и с я тем, что, с целью стабили

5

0

5

стократного содержания углерода к - суммарному содержанию марганца и никеля равно 1,9 - 3,0.

. Состав по п. 1, отличающий с я тем, что, с целью получения металла шва с пределом текучести 800-850 МПа, он содержит никель в количестве 2,7-3,, а отношение стократного содержания углерода к суммарному содержанию марганца и никеля

r s c;

Ol -и

oi z оLo лro 00

1OinCT CNOO DOOCN -ON DLr mcT iniO

i-f .л.. «.«

.- - OCsirJr- OCNCNi Г-Ч С H. S

f-t

; О inON

. - OO(OOinCMOin rC4s;f

OOfSrOtNCNCSI.- OCN.- .-

1/чД H осГоо сГооосГсГоо ооосГо (-nforooN - t4Oioo4ooc aNr rocMoovo

- CNO- intNOOO rOiri4Orn4OOO

0oocsc r- oo J criOi- r v oino mino

CvlOOinCNOCslOOinrnOCNO--OOO

O-- --- ---«-OO- ------ «N.O ooocoooooooooooooooooooooooooooooo

d

0tricsrovcaNOfsoo о- --1Л -оомо

Шo.oO - --OC - - - - - .1p OOOCOOOOOOOOOOOOO

o СЭ o c cT cT о o o cT о о o cT o о о U I

у i-

оmoo OOONvOI- r OOOOOtN-

c;О г- смоО -х -оосэсЭ -О - - oо о о о о его оооооооооо

0о сГ о о о о о о CD сГ о СЭ о о о о о

а

со

.- vOCOinoOin- rcS- r- vDlAr чООО

ХOOOOOOOOOOQOOO OO

1оосГо о сГооо о сГо о оо о о о d II

о1Л1 О.OrMONONCMI- г-.- СМ1ЛчО1Л - vOOrO

I-о - о о - о ООт-ОО - -- -О«0) IOOOOOOOOOOOOOOOO

иj

mmо

omcMi. NoaoNCOoO -r-jvovtoocO --

Ш -иOO - -OOOOOOOO - - -O о осГо 00 о с о о с о о о

I

0)

О)Ш«N

О счшч± - г

т оооооооооооооО -оо

0) ooooooooooooooooo

S X

(13юО - lOmr mtnc CNiA

36отг чО1Л1Л1Л О1ЛСЛ 4 1Л- Ш- 1 00 ЛчО

0)сГо сГоо о ооооооооо сэс)

) CN

2«.«.,.ч«. .,.,««««. C lCЧCSIC 4C JCMCMг lnev(NCNГЛfПгOC I N

I

о 1П о 1ЛО

vD t f u fro JmvOfom or fo aCJ.,Г,|К..

ooooooooooooooooo

u-iT-in 1Л с mrO4DOOfMON(. -

O - - --OO«-O -- O - -CN| - - - lOlTiCN

и - r intom- - rOf mcocsvfvooo-Jtt

(Л«.«..f...t..t..«,,..

ooooooooooooooooo

iri SIIT

csc r vrf ONCriin r J-OON O ;tiOOvO ио - O - -OOOOO -OOO i-O

ooooooooooooooooo г

5й S I

goo

I i f vo r.000,2

fc Q. с q I

no

If s c; Ю

ft)

LACO GO

-Э- Л-Я-ОООО - LTivDI LAOI Crx --Э CVJ «««««««..,«« „(vl ,- r- Г ОО ООЛчО Г ОООО-Т .- .- .Л

ОООСЭиЛи иЛ1-ЛОО -ЛОСЭ1ЛOO

Lr -4--3- r r j--a- uAt-

I I I I I I I r I I I I I I + I I

vCLOtsir fsl-- СЭ-- r 4DvOCr l-r J- .- ,-.- r- 00000 - о

сзсэосэоосэосзсэосэооосэо

OOvOLAOOvDvO -3-(- OOvOvOOpvO tMO

.-1- ,- r-CSI-- --.- .- .- - .- .- r pvjt-

-тоочоолсч|сэсд ооосэ ооо-а-г -з-очо

f C JCNCMrr PatNItNJfvJf t 4 NICMtM --3- -

Lns)C)CMCOC3C3-a-vDOOOvOOO-TirvUA CnoOOOOO 1ЛчО ШиЛ-Э-ОО-Я

ооилоо1-ли осэил1Л1Лсэе 1Л

СПСЭ r LALACO-d- СЭ Г.чО

.r cooor oooO -so

иЛООСЭСЭО1Л1/ЧиЛО 1Л-1Л СЭ 1Л LA о

LALA4DLALA-a--a--T a--3--4-rA-a- -tf cNj I I I I I I I I I I I I I I I I

vO-4 lA.J-J-rMrrvLnrOC3OOr - .- г-.- T-,- t- .- .- .- ,- CJ-- о

СЭООеЭОСЭСЭОСЭОООСЭОС5О

LAcvlvDvOeviCOeDOO- -а-чООО- -СОГг

rvJcsirJCNicM - MCMfMcsic Jc j(

OrAOOC3CO r C4j O-3--e-OO4OOOOLACT4 ГЛГОГА-а- CACNJ f rf rf rf rf rf rf f- -y -

Ш

о0)

nI

IDк

Q.о

ЮI0о о

VШ

Vо

X

I

Q.

0)X

z

Ш

з:

SfO

1ч TOо I-X z0)

сa

о0)

rс

z(D

кa

т

с;а

0)

чс

0)Z

о.(U

2

0) 40

О) о Ш

Sо.

о.X