Состав стали Советский патент 1982 года по МПК B23K35/30 C22C38/38 

(54) СОСТАВ СТАЛИ

1

Изобретение относится к сварочным материалам, а более конкретно - к элекч родной проволоке для автоматической сварки высоконикелевых медьсодержащих закаливающихся сталей, прошедших термическую обработку.

В настоящее время в прюмьшшенности при изготовлении конструкций из толстолистовой высоконикелевой медьсодержащей закаливающейся стали повыщенной прочноети и твердости в качестве электродного металла при электродуговой сварке (как автоматической, так и ручной) применяются аустенитные хромоникелемарганцввые проволоки. .

Швы, выполненные указанными проволоками, высокие пластические свойства, а сварные соединения обладают достаточной стойкостью против образования м холодных трещин (отколов и отрывов). Однако при сварке такими проволоками высо коникелевых медьсодержащих сталей бол1 ших толщин на технологических режимах

сварные щвы имеют весьма низкую стойкость против образования горячих трещин.

Получить требуемую стойкость швов против образования горячих трещин при сварсе удается только при значительном снижении (npaKTtraecKH в 1,5 - 2 раза) сварочного тсжа, что существенно снижает производительность сварочных работ. В ряде случае снижение тока приводит к образованию непроваров и подворотов и связанному с этим ухудшеншо качества сварных соединений. Кроме/того, такие швы имеют прочность 55 - 6О кгс/мм . которая уже является недостаточной при сягределенных условиях испытаний для сварных соединений конструкций из высоконикелевой медьсодержащей стали.

Известен состав сварочной проволоки для сварки сталей открытой дугой 1 , содержащий комповевты при следующем соотношении, вес. % ;

УглеродО,О2 -0,3

КремнийО,2 -1

Марганец0,5-15 15 -30 0-20 Никель 0,5-2 0,08 -0,16 Остальное Железо Однако эта проволока при сварке указанных сталей не обеспечивает достаточной прочности. Кроме того, она не технологична при изготовлении и содержит мно го дефицитного никеля. Известна также сталь Г2 следующего состава, вес. %: Углерод0,03 - 0,10 Кремний0,10 -0,80 Марганец12 - 2О Хром15 - 29 Азот0,025 -0,60 Ниобий0,05 -0,40 Бор0,ООО5-0,ОО4 Церий0,01-О,ОЗ Кальций0,ОО1-0,10 Железо .Остальное Такая сталь в связи с несколько завы шешштм содержанием хрома, т. е. свыше 13% (даже без введения ниобця и азота) при сварке закаливающихся сталей приводит к значительному изменению фазового состава швов, а следовательно, и к изменению их свойств, В металле швов повышается количество с -феррита и снижает ся количество упрочняющей -фазы. В ряде случаев в многослойных швах при повьпленном содер5кании хрома образуется 6-фаза, которая (особенно при повышенном содержании сУ-феррита) охрупчивает наплавленный металл. Такие швы отличаются низкой (уже недостаточной) пластичностью и стойкостью против образования отрывов в зоне сплавления (особенно при недостаточном содержании церия в пр волоке ). Целью изобретения является повьш1ени пластичности и стойкости швов против об разования горячих трещин, технологичноети изготовления проволоки при сварке толстостенных конструкций из термически обработанных высоконикелевых медьсодер жащих закаливающихся сталей повьпиенно прочности и твердости. Эта цель достигается тем, что состав стали, содержащий углерод, кремний, мар ганец, хром, церий, кальщйй, железо, содержит компоненты в следующем соотношении вес. %: 0,02 -0,15 Углерод 0,1-0,8 Кремний 19 - 23,5 Марганец 9,5-13 0,05 - 0,20 Кальций О,ОО2 -О,О8 Железо Остальное Преимущества данной проволоки обеспечиваются за счет легирования марганцем в оптимальных пределах, снижения содержания хрома и микролегирования альцием и церием в указанных пределах. Выбранное содержание хрома и марган-. Ш в проволоке позволяет получить швы с аустенитно-ферритной структурой исодер-v жанием небольшого количества ( 2 - 4%) упрочняющей € -фазы. Такие швы имеют хорошее сочетание прочностных и пластических характеристик, а комплексное микролегирование церием и кальцием повьпиает их стойкость против образования холодных трещин-отрьшов по зоне сплавления за счет снижения в ней общего количества и характера образования неметаллических включений сульфидного происхождения. Швы, вьшолненные такой проволокой, имеют мелкозернистую структуру за счет образования в них 7 - 15% d -фазы и комплексного модифицирования церием и кальцием и обладают высокой стойкостью против образования горячих трещин. Раскисление и микролегирование металла калышем при выплавке слитков значительно улучшает их проковку и волочение катанки до получения проволоки требуемого диаметра. Это снижает потери металла при изготовлении проволоки и наряду с экономичным легированием намного снижает ее себестоимость. При автоматической сварке под высокоосновным керамическим флюсом термически обработанной высоконикелевой медьсодержащей закаливающейся стали предлагаемая проволока обеспечивает получение щвсв с пределом прочности (эц 85 92 кгс/мм при хорошем сочетании пластических характеристик. В таблице приведены результаты по автоматической сварке закаливающейся стали (содерзКащей 4,2% Ni и 1,1% Си ) опытнь1ми проволсжами предлагаемого состава с содержанием элементов на среднем и граничных значениях. В таблице также приведены расчетные данньш по себестоимости проволок. 95 Как видно из таблииы, предлагаемая проволока обеспечивает высокую прочност швов. По стойкости швов против образования холодных трещин - отрывов ( Ь «р предлагаемая проволока не уступает извест ной (испытания по методике, в основу которой положено замедленное разрушение стъковых образцов после сварки). А по стойкости швов против обравования . горячих трещин (Окр) она превосходит известную сталь на 50 - 8О% (испытания по методике, в основу которой положен статический изгиб стыкового образца в прояессе сварки). Данная проволока прошла всесторонние лабораторные испытания ;И опытную проверку при автоматической сваркепод высокоосновным керамическим флюсом стыкового образца из высоконикелевой медъ содержаи1ей закаливающейся стали толщи- гюй 45 мм- с последующими-служебными испытандлми, результаты испытаний - полокительньш. Применение данной проволо- M-J в производстве ответственных конструк ций из толстолистовых закаливающихся сталей повышенной прочности и твердости паззопиет улучтиить качество сварных со единений, повысить их эксплуатационную нацеуалосгь, снизить затраты -и потери металла при изготовлении проволоки 1 сэкономить такие дефицитные материалы, как хром и никель. Формула изобретения Состав стали, преимущественно проволоки для сварки закаливающихся: сталей, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, церий, кальций, железо, о т л и чающийс я тем, что, с целью повышения пластичности и стойкости швов против образования трещин в зоне сплавления, содержит компоненты в следующем соотношении, вес. % : Углерод0,02-0,15 Кремний0,1-0,8 Марганец19 -23,5 Хром9,5-13 ЦерийО,О5-0,2 Кальций0,О02-О,08 ЖелезоОстальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 176478, кл. В 23 К 35/ЗО, 20.04.64. 2.Авторское свидетельство СССР № 749928, кл. С 22 С 38/38, 02.01.78 (прототип).