Состав сварочной проволоки Советский патент 1993 года по МПК B23K35/30 C22C38/50 

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при сварке низкоуглеродистых низколегированных сталей в воздухе.

Известна проволока. (1). содержащая, мас.%:

Углерод0.09-0,16 Кремний 0.40-0,80 Марганец . 0,30-0,70 Хром 1,90-2,40 Никель 0,80-1,20 Молибден 0,35-0,60 Церий 0,03-0.06 Железо Остальное Недостатком известной проволоки является низкая прочность и пластичность сварного шва при сварке открытой дугой.

Наиболее близкой по химическому составу и назначению является проволока (2), содержащая, мас.%:

Углерод0.17-0,23 Кремний 0,60-0,90 Марганец 0,90-1.20 Хром -ьО.ЗО Никель -S0.40 / Титан 0,10-0,20

Алюминий0,20-0.50 Церий 0,30-0,45 Недостатком известной сварочной проволоки является низкие значения прочности и пластичности сварного шва при сварке открытой дугой. . . Цель изобретения - повышение прочности и пластичности сварного шва.

Поставленная цель достигается тем, что в состав сварочной проволоки дополнительно вводится кальций и компоненты взяты в следующем соотношении, мае, %:

Углерод0,30-0,45 Кремний 0.60-0,90 Марганец 0,60-1,20 Хром 0,20-0,40 Никель 0,10-0.40 Титан 0.10-0,20 Алюминий 0,20-0,50 Церий . 0,30-0,45 Кальций 0,05-0,10 Железо Остальное. Известное и предложенное технические решения имеют общие признаки: оба являются сварочными материалами, оба содержат легирующие элементы - углерод,

VJ

ю VI ел

4

ел

со

кремний, Марганец, хром, никель, титан, алюминий, церий.

Отличие заявляемой проволоки состоит в том, что она дополнительно содержит кальций и в ней увеличено содержание углерода.

Указанные отличительные признаки проявляют в своей совокупности новые свойства, не присущие им в известных технических решениях (уменьшить содержание кислорода и азота в сварном шве), Это позволяет достичь цель изобретения - одновременно повысить прочность и пластичность сварного шва и свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию Существенные отличия.

Положительный эффект изобретения заключается в повышении механических характеристик сварного соединения и в целом сварной конструкции. Кремний и марганец вводятся как раскислитёли сварочной ван- ны, а также как.легирующие добавки. Причем гфи содержании кремния и марганца .менее 0,60% слабо проявляются их раскисляющие свойства, а при 51 0,90% и Мп 1-2% незначительны их упрочняющие свой- ства по сравнению с другими легирующими элементами проволоки.

Никель в количестве 0,10-0,40% способствует повышению пластичности металла шва, а следовательно, снижению чувствительности к концентраторам напряжений. Хром в количестве 0,20-0,40% вводится для повышения прочности металла шва, ... . : . - -... ; . -ч /ч ; -

Использование церия (0,30-0,45%) при соответствующем содержании никеля, кремния и марганца способствует повышению вязкости металла и пластичности, измельчает зёр.но, способствует дееульфурацмй металла. Имеет высокое сродство к кислороду, что особенно имеет значение При сварке в воздухе. Титан (0,10- 0,20%) является сильным раскйслителем, уменьшает склонность к старению от азота, так как активно с ним связывается.-А/ломи- ний является хорошим раскислителем, кроме того его микродобавки в количестве 0,20-0,50% способствуют измельчению зерна, ч/ . . :, . ; ., v . -.

При сварке открытой дугой необходимо повышенное содержание углерода (0,30- 0,45%), т.к. он имеет повышенное сродство к кислороду, активно с ним взаимодейству- ет, образуяi пузырьки СО и СОз- Образов,э- ние пузырьков способствует удалению азота, т.к. он легко диффундирует внутрь них и уносится ими из сварочной ванны. Небольшие добавки кальция (0,05-0,10%) необходимы для удаления азота из свароч-; ной ванны..Так при высоких температурах

сварочной дуги и ванны кальций взаимодействует с углеродом с образованием соединения СаСа, который взаимодействует с азотом/растворенным в сварочной ванне с образованием нитрида кальция CaaNj и цианамида кальция CaCNz, которые имеют малый удельный вес, быстро всплывают и переходят в шлак. Таким образом, введение в состав проволоки титана, алюминия, церия и углерода обеспечивает защиту сварочной ванны от вредного влияния кислорода воздуха, который, как известно, снижает пластичность металла.

Небольшие добавки кальция позволяют уменьшить содержание азота в шве, который сильно охрупчивает металл даже при небольших его количествах. Исходя из вышеизложенного, повышенное содержание углерода необходимо для раскисления сварочной ванны, образования нитрида и цианамида кальция, а также для получения устойчивых карбидов хрома, титана, церия, что приводит к повышению прочности сварного шва. Одновременное этим уменьшается содержание кислорода и азота в шве, что приводит к повышению его пластических характеристик.

Ниже приведены примеры конкретного выполнения предлагаемой сварочной проволоки. Изготавливалась серия проволок табл.1 диаметром 1,6 мм по известной в металлургии технологии. ;

Исследуемыми проволоками и проволокой - прототипом производилась сварка в воздухе пластин из Ст 3 встык на режимах:- ток 120 А, напряжение 22 В, скорость сварки 25 м/ч. Из шва вырезались образцы на растяжение по ГОСТ 9651-84 тип 111 № 9. Результаты экспериментальных данных приведены в табл.2..

Как видно из табл.2, шов, сваренный Проволокой-прототипом, имеет пониженные прочность и пластичность. Состав 1 имеет небольшое количество углерода и кальция, что не приводит к значительному повышению механических свойств. В составе 5 имеется повышенное содержание углерода и( легирующих компонентов, что приводит к повышению прочности, но охрупчивает металл вследствие увеличения подкалки при сварке. Оптимальным сочетанием прочностных и пластических свойств обладают швь сваренные проволоками 2-4. Технико-экономические преимущества сварочной проволоки состоят в том, что ее применение позволит повысить механические характеристики сварного шва и, следовательно, долговечность сварной конструкции в целом.

Формула изобретения Состав сварочной проволоки преимущественно для сварки открытой дугой, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, алюминий, церий, железо, отличающийся тем, что, с целью повышения одновременно прочности и пластичности металла сварного шва, состав содержит дополнительно кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

й

0,30-0,45

0,6-0,9

0,6-1,2

0,2-0,4

0,1-0,4

0,1-0,2

0,2-0,5

0,30-0,45

0,05-0,10

Остальное

Использование: сварка открытой дугой низкоуглеродистых низколегированных сталей. Сущность изобретения: сварочная проволока содержит, мас.%: углерод 0,30- 0,45: кремний 0,60-0,90; марганец 0,60- 1,20; хром 0,20-0.40; никель 0,10-0,20; титан 0,1-0,2; алюминий 0,20-0,50; церий 0,30-0,45; кальций 0,05-0,10; остальное - железо. Позволяет одновременно повысить прочность и пластичность сварного шва. 2 табл.

П р и м ё ч а н и е: остальное железо

Та б л и ц,Ј 1

Таблица 2