Состав сварочной проволоки Советский патент 1981 года по МПК B23K35/30 C22C38/58 

(54) СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ

1

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к проволокам для аргонодуговой сзарки высоколегированных нержавеющих дисперсионнотвердеющих сталей, и предназначено для сварки стали ХНЗОМБЮ, разработанной для изготовления сварных высоконагруженных деталей и узлов электрических машин и аппаратов, работающих в интервале температур от -ь20 до-269°С.

Известна сварочная проволока 1, которая может быть использована при сварке нержавеющих сталей типа ХНЗОМБЮ, содержащая следующие компоненты, вес. /о: Углерод0,27-0,33

КремнийНе более 0,6

Марганец0,5-1

Хром14-16

Никель34-36

Титан0,2-0,7

Вольфрам2,5-3,5

Ниобий2,8-3,5

ЖелезоОстальное

Однако сварное соединение стали ХНЗОМБЮ, полученное аргонодуговой сваркой с применением такой сварочной проволоки, имеет низкие пластичность и вязкость, недостаточные для нагруженных узлов и деталей криоэлектрических мащин. Прочность сварного щва также снижена по сравнению с прочностью основного металла.

Известен состав сварочной проволоки 2, содержащий следующие компоненты, вес.%-.

Углерод

0,001-0,08

Хром

23-28

Никель

12-22

Молибден

0,5-4,5

Марганец

3-16

Алюминий

Q 52

о ,001-0,005

Бор

Ванадий 0,1-2

Кремний 0,8-2,2

Титан 0,5-2,5

Цирконий 0,05-1,5

Кальций 0,01-0,15

Церий 0,0001-0,1

Иттрий 0,001-0,1

Вольфрам 0,3-5

Железо Остальное

Однако известная сварочная проволока не может быть.использована для сварки нержавеющих дисперсионнотвердеющих сталей криогенного назначения. Кроме того, известная проволока не может обеспечить комплекс свойств сварного соединения, т. е. повышение пластичности и вязкости в интервале температур от 20 до - 269°С при сохранении высокой пластичности. Шов, получаемый при использовании известной проволоки, имеет в структуре и -фазу, вызывающую резкое охрупчивание при криогенных температурах. Цель изобретения - повышение пластичности, вязкости сварного шва преимущественно при температурах от +20 до - 269°С и повышение прочности при данных температурах. Эта цель достигается тем, что состав дополнительно содержит ниобий и лантан при следующем соотношении компонентов, вес. % Углерод0,01-0,07 Хром10-16 Никель38-45 Молибден2-5 Марганец0,8-4,5 Алюминий0,9-3,6 Бор0,001-0,005 Ниобий2-6 Ванадий0,5-1,5 Лантан0,1-0,5 ЖелезоОстальное В табл. 1 приведен химический состав опытных плавок предлагаемой сварочной проволоки. Повышение вязкости и пластичности сварного соединения обусловлено предлагаемым составом сварочной проволоки. Нижний и верхний пределы содержания углерода (0,01-0,07%) обусловлены требованием получения минимального количества карбидов в шве. Пределы содержания хрома (нижний 10% и верхний 16%) приняты из условия обеспечения коррозионной стойкости сварного шва в закаленном (нижний предел) и в состаренном (верхний предел) состояНаличие марганца вызвано необходимостью подавить склонность металла шва к трещинообразованию при затвердевании щва. Этот эффект проявляется при содержании марганца не ниже 0,8 (нижний предел) . Повышение содержания марганца свы ше 4,5% (верхний предел) нецелесообразно, поскольку оно не сопровождается усилением положительного эффекта. Увеличение предела содержания никеля но сравнению с известным до 38% обеспечивает сохранение высокого уровня прочности при комплексном угорании алюминия и ниобия за счет процессов дисперсионного твердения. Верхний предел содержания никеля (45%) обеспечивает получение равнопрочного сварного соединения. Дальнейшее повышение содержания никеля нецелесообразно. Минимально допустимое содержание в проволоке алюминия (0,9%) и ниобия (2%) обеспечивает начало образования у- фазы при указанном содержании никеля, у-фаза обусловливает высокую прочность сварного соединения после термической обработки (закалки и старения). Верхнее содержание алюминия (3,6%) и ниобия (6%) обусловлено началом образования крупных приграничных выделений интерметаллических фаз, которые снижают вязкость щва. Добавка ванадия, начиная с 0,5%, измельчает зерно в щве и вызывает образование мелких карбидов типа VC взамен крупных карбидов типа Ме, С, которые вызывают охрупчивание шва. В результате возрастают вязкость и пластичность сварного соединения. При содержании ванадия свыше 1,5% этот эффект уменьшается. Лантан, являясь поверхностно-активным .металлом, способствует переохлаждению расплавленного .металла шва и из.мельчает дендриты, образуюшиеся при кристаллизации шва. При содержании лантана в указанных пределах (0.1-0,5%) измельчение зерна и дендритов повышает вязкость сварного соединения. Введение микродобавок бора в количестве 0,001-0,005% также измельчает дендритную структуру сварного шва и дополнительно повышает вязкость сварного соединения при принятом легировании. Одновременно бор в указанных концентрациях снижает склонность других компонентов к ликвидации в процессе кристаллизации шва. Повышение содержания бора выше 0,005% приводит к образованию боридной эвтектики, охрупчивающей щов. При этом комплексное легирование ниобием и бором повышает стойкость металла сварного шва против межкристаллитной коррозии. Введение в состав предлагаемой сварочной проволоки молибдена связано с необходимостью упрочнения аустенитной матрицы без снижения пластичности. Начало эффективного влияния молибдена - 2%. При содержании молибдена более 5% наблюдается образование крупных частиц карбидов, играющих роль концентраторов напряжений в сварном шве, что сильно снижает ударную вязкость металла шва при криогенных температурах и общую пластичность сварного соединения. , Механические свойства аргонодуговых сварных соединений листовой стали ХНЗОМБЮ толщиной 16 мм, выполненных с применением сварочной проволоки предлагаемого состава и стали-основы приведены в табл. 2. Как видно из табл. 2, сварочные соедине стали ХНЗОМБЮ, полученные с применением сварочной проволоки предлагаемого состава, обладают высокой пластичностью и вязкостью во всем интервале рабочих температур от +20 до -269°С при высоком уровне прочности. Угол загиба, характеризующий пластичность сварного соединения у швов, выполненных с применением предлагаемой проволоки, составляет 150-170°. При этом уровень механических свойств сварных соединений стали ХНЗОМБЮ обеспечивает изготовление крупногабаритных сварных тяжелонагружен: ых узлов и деталей криоэлектрических машин со сверхпрот а в л и и а 1

Таблица 2 водящими обмотками, работающих при воздействии сверхнизких температур (до -269С). Использование предлагаемой проволоки поз воляет осуществлять изготовление криотурбогенераторов единичной мощностью до 2,5 ГВт. Применение предлагаемой сварочной проволоки возможно во всех областях техники для сварки дисперсионнотвердеющих нержавеющих высокопрочных сталей различного назначения для работы в интервале температур от +20 до -269°С.