Способ сварки легированных сталей Советский патент 1993 года по МПК B23K9/16 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к технологии сварки конструкций из высоколегированных сталей.

Цель изобретения - устранение трещин в сварных швах изделий из сталей, содержащих бор, за счет локального понижения его концентрации в зоне сплавления.

Поставленная цель достигается, благодаря наплавке на свариваемые кромки материала на основе железо-хром и последующей механической отработке наплавленного материала до полного его удаления со свариваемых кромок.

Ниже приведен пример использования предложенного способа.

Конструкцию в виде тора сваривают из двух заготовок. Толщина свариваемых деталей составляет 16 мм. Ввиду повышенного содержания бора в высоколегированной стали ВНС-25, химический состав которой, кроме железа и хрома, включает молибден, кремний и бор, в зоне сплавления появляются трещины. Для предотвращения их образования на поверхность свариваемых кромок наплавляют материал толщиной 2-2,5 мм. Материал наплавки состоит из железа (Fe) - основа, хрома (Сг) -- 12%, никеля (N1) - 9%, молибдена (Мо)- 25% и кремния (SI)- 1%.

Режим наплавки: Св 190-200 А. 11д 29-32 В, VCB 18 м/ч. Наплавка материала,

основа которого железо-хром, на свариваемые кромки позволяет локально понизить концентрацию бора в основном материале в зоне термического влияния за счет его перераспределения; происходит это в результате диффузии бора из основного материала в материал наплавки. Бор, имеющий малый атомный радиус, составляющий 0,91 А, расположен по границам стали ВНС-25. При наплавке подвижность его в зоне термического влияния значительно увеличивается. Обладая физико-химическим сродством к железу, и имея большую подвижность в нагретом металле (в зоне термического влияния), бор диффундирует в наплавку и тем самым уменьшается его концентрация в основном металле, граничащим с наплавленным слоем. Сродство бора к железу состоит в том, что он образует раствор внедрения в у- Fe и раствор замещения а а. - Fe. А эти полиморфные превращения наплавленный металл на основе Fe-Cr претерпевают в процессе выполнения операции наплавки на сталь ВНС-25, После окончания наплавки производят механическую обработку на токарном станке до полного удаления на- ; плавленного слоя со свариваемых кромок. Подготовленные поверхности под сварку сваривают автоматической сваркой плавящимся электродом в среде инертных

(Л

ы о

JCO КЭ

ГО

газов. Для толщин 16 мм сварку производят в четыре прохода.

Iпроход Ice -180-200 А ид - 28±l В V - 25 м/ч

IIпроход Ice -180-200 A Ufl - 28±1 В VCB - 23 м/ч

IIIпроход Ice-200-220 А ид 30±1В Усв 20м/ч

IVпроход Ice-200-220 А ид 30±1В Ус8 18м/ч

Химический состав проволоки близок к химическому составу свариваемой стали и включает Fe-основа, Сг- 12%, N1-9%. Мо- - 2%, SI - 1%. Проведенный микрорент- геноспектраяьный анализ шлифов, вырезанных из мест сварного соединения, показал, что качество сварного шва удовлетворяет требованиям конструкторской документации. Трещины отсутствуют. Количество бора в локальной области стали ВНС 25 (в зоне термического влияния) составляет менее 0,002%, что не превышает допустимое содержание его для качественной сварки.

В объеме стали ВНС-25 содержание бора превышало 0,0055%.

Следует указать, что наплавка на свариваемые кромки менее прочного материала, чем сплав по основе Fe-Cr, не привела к положительному результату, Объясняется это тем, что такое сварное соединение не удовлетворяло требованиям прочности, предъявляемым к конструкции.

Эффект не был достигнут в случае использования наплавки из материала, равнопрочного основному материалу, но без его полного удаления. Причиной тому явились

трещины, образующиеся в зоне сплавления, из-за повышенного содержания бора в стали ВНС-25.

Вместе с тем только наплавка из равнопрочного материала свариваемому на основё Fe-Cr и толщиной не менее 2,5 мм и последующее удаление ее обеспечило получение сварного соединения без трещин и по прочности, удовлетворяющей конструкторской документации.

Таким образом, использование предложенного способа позволило получить качественное сварное соединение из высоколегированной стали, содержащей бор более 0,0055%.

Формула изобретения

Способ сварки легированных сталей, включающий наплавку материалов на свариваемые кромки и последующую механическую обработку и сварку, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения качества при сварке сталей, содержащих бор, путем уменьшения концентрации бора в основном металле в зоне сплавления, наплавку производят проволокой на основе

железо-хром, а при механической обработке полностью удаляют наплавленный слой,

Использование: для сварки легированных сталей, содержащих бор. Сущность изобретения: перед сваркой на кромке стали производят направку проволокой, выполненной из материала на основе железо-хром. После наплавки производят механическую обработку до полного его удаления со свариваемых кромок.