Керамический флюс для сварки низколегированных сталей Советский патент 1989 года по МПК B23K35/362 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при автоматической и механизированной сварке и наплавке преиму- ществет1но низколегированных конструкционных сталей.

Целью изобретения является создание состава керамического флюса, обеспечивающего высокие ударно-пластические свойства металла шва при отрицательных температурах (-70 С).

Экспериментально установлено, что присутствие в составе флюса фторцир- коната калия приводит к повышению ударно-пл&стических свойств металла шва при отрицательных температурах.

Механизм положительного воздействия заключается в рафинировании металла шва по сере и фосфору, путем связыва- ния их в безвредные соединения (цирконий сернистьш, цирконий фосфористый) , которые всплывают в расплавленный шлак.

Введение в состав флюса менее 10% KgZrFg не повьш1ает значений ударной вязкости металла шва, это связано с тем, что такого количества не достаточно для достижения нужного уровня активности расплавленного флюса, при которой наблюдается его рафинирующее действие. Увеличение содержания фторцирконата калия CBbmje 34% резко ухудел

00 N9 1С СЛ N9

шает сварочно-технологические свойства флюса.

Введение лигатуры обусловлено тем что содержащиеся в ней РЗМ (редкоземельные металлы), дополнительно рафинируют сварочную ванну по вредным примесям элементов внедрения (кислород, угрерод и водород). Этого не наблюдалось при обработке сварочной ванны фторцирконатом калия. Снижение содержания в металле шва элементов внедрения повьппает его хладостойкост Кроме этого, сложные химические соединения РЗМ с кислородом, углеродом и водородом обладают высокой температурой плавления и не растворяются в расплавленном металле. Поэтому в процессе кристаллизации сварочной ванны они являются дополнительными центрами кристаллизации и способствуют получению мелкозернистой структуры, даже в случае перегрева металла шва при сварке больших толщин.

При содержании во флюсе менее 2% лигатуры повьшения хладостойкости металла шва не наблюдалось. Это объясняется тем, что такого количества РЗМ не достаточно для рафинирования сварочной ванны. Увеличение содержания лигатуры во флюсе свьше 6% приводит к понижению ударной вязкости металла шва при отрицательных температурах. Это связано с тем, что в расплаве находится избыток РЗМ, не связанный в соединения с элементами внедрения. В этом случае РЗМ уже сами являются элементами внедрения, искажающими кристаллическую решетку матрицы, что способствует распространению хрупкой трещины, т.е. снижению ударной вязкости при отрицательных температурах.

Шихта из составляющих компонентов перемешивается в смесителе, затем добавляется связующее вещество. Полученная масса протирается на грану- ляторе, который обеспечивает получение гранул размером 1-3 мм. После подвяливания керамический флюс прокаливается при температуре ЗОО-ЗЗО С в течение 3 ч.

В шихту керамического флюса добавлялась лигатура тава, мас,%:

Марганец

Никель

Хром

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

РЗМ22-35

ЖелезоОстальное

Глинозем, рутил магнезит, фторцир- конат калия и флюоритовый концентрат в совокупности составляют шлаковую основу флюса, способствуют хорошему формированию валика шва и стабильному протеканию процесса сварки. Их оптимальное содержанке и допустимая область разброса установлены методом математического планирования многофакторного эксперимента с учетом содержания остальных компонентов, указанных в описании. Параметром оптимизации служил комплексный показа- тель сварочно-технологические свойства флюса, учитывающий формирование валика шва, отделимость шлаковой корки, наличие внутренних и внешних дефектов в шве.

В результате было установлено, что область разброса процентного содержания перечисленных компонентов в составе, при котором сварочно-технологические свойства флюса находятся в допустимых пределах и составляют для глинозема 35-45, рутила 3- 15, магнезита 2-6, фторцирконата калия 10-34, флюоритового концентрата остальное.

На примерах конкретного исполнения (см. табл.) установлено, что при содержании компонентов в указанных в составе пределах сварочно-технологические свойства флюса остаются на высоком уровне. Обеспечивается устойчивое и стабильное П1;отекание процесса сварки. Шлаковая корка легко удаляется.

Ударно-пластические свойства металла швов при отрицательных температурах определяли на образцах.

Наиболее оптимальное соотношение компонентов в предлагаемом керамическом флюсе, при котором наблюдаются максимальная ударная вязкость металла шва при , высокое качество формирования и хорошая отделимость шлаковой корки соответствует составу, мас.%:

Глинозем37

Рутил4

Магнезит3

Фторцирконат

калия29

Ферромарганец 6

Феррохром7

Никель4

Лигатура железо-РЗМ-маргапец,

никель-хром 7

Дефекты в виде трецин, пор и шлаковых включений не наблюдаются. Состав флюса позволяет получать бездефектные сварные соединения, металл шва которых обладает повышенными ударно-пластическими свойствами, при отрицательных температурах () на низколегированных сталях.

Формула изобретения

Керамический флюс для сварки низ- колегироваЕ1Ных сталей, содержащий глинозем, рутил, магнезит, ферромарганец, феррохром, никель и флюори- товый концентрат, отличающийся тем, что, с целью повыше-

10

532252

ния ударно-пластических свойств металла шва при отрицательных температурах (-70°С), флюс дополнительно содержит фторцирконат калия и лигатуру железо - РЗМ - марганец, никель - хром при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинозем35-45

Рутил3-15

Магнезит2-6

Фторцирконат

калия10-34

Ферромарганец 3-8 J5 Феррохром5-11

Никель2-10

Лигатура железоРЗМ-марганец,

никель-хром2-6

20Флюоритовый

концентрат Остальное

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к составам флюсов для сварки и наплавки низколегированных сталей. Цель изобретения - повышение ударно-пластических свойств металла шва при отрицательных температурах (-70°С) на низколегированных сталях. В керамический флюс, содержащий, мас.%: глинозем 35 ... 45

рутил 3 ...15

магнезит 2 ...6

ферромарганец 3 ... 8

феррохром 5 ... 11

никель 2 ... 10

флюоритовый концентрат - остальное, дополнительно введено 10 - 34 мас.% фторцирконата калия и 2 - 6 мас.% лигатуры железо-РЗМ-марганец, никель-хром. Состав флюса, особенно наличие фторцирконата калия и лигатуры, обеспечивает рафинирование шва по сере и фосфору, создает дополнительные центры кристаллизации, позволяющие измельчать структуру металла шва, что повышает его ударно-пластические свойства. 1 табл.