Электрод для сварки низколегированной стали

Электрод для сварки низколегированной стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сварке, а именно к электродам, используемым для ручной дуговой сварки низколегированных сталей перлитного класса в различных отраслях машиностроения. Цель изобретения - повышение прочностных характеристик и сопротивления хрупкому разрушению сварного соединения после высокотемпературного нагрева и полной термообработки. В качестве стержня электрода используют проволоку из перлитной стали, содержащей кремний. Состав покрытия электрода содержит мас.%: плавиковый шпат 20 - 24

кварцевый песок 4 - 8

ферротитан 7 - 11

рутил 2 - 6

ферросилиций 3 - 5

графит 0,5 - 1,0

феррованадий 0,25 - 1,0

поташ 0,5 - 1,5 и мрамор. Суммарное содержание ферротитана и рутила в покрытии должно удовлетворять соотношению [FETI] + [TIO<SB POS="POST">2</SB>] ≥ 6 + 10√[SI] + [FESI], где [SI] - содержание кремния в стержне, мас.%

[FETI], [TIO<SB POS="POST">2</SB>], [FESI] - содержание в покрытии электрода соответственно ферротитана, рутила и ферросилиция, мас.%. Коэффициент массы покрытия электрода составляет 36 - 44%. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 23 К 35/365

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21)4712181/27 (22) 29.06.89 (46) 30.07.91. Бюл. № 28 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения "ЦН И ИТМАШ" (72) С.И.Носов, В.А.Марсунов, С.Н.Земляков, О.С.Каковкин и Т.Б.Глушкова (53) 621.71.04(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1381875, кл. В 23 К 35/365, 1986.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1586886, кл. В 23 К 35/365, 1988. (54) ЭЛЕКТРОДДЛЯ СВАРКИ НИЗКОЛЕГИРО ВАН Н ОЙ СТАЛИ (57) Изобретение относится к сварке, а именно к электродам, используемым для ручной дуговой сварки низколегированных сталей перлитного класса в различных отраслях машиностроения, Цель изобретения — повышение прочностных характеристик и

Изобретение относится к сварке, а именно к электродам, используемым для ручной дуговой сварки низколегированной стали перлитного класса в различных отраслях машиностроения.

Цель изобретения —.повышение прочностных характеристик и сопротивления хрупкому разрушению сварного соединения после высокотемпературного нагрева и полной термообработки.

Введение в покрытие электрода феррованадия в количестве 0,25 — 1,0 мас.% при указанном содержании остальных компонентов и выполнении заданного соотношения позволяет обеспечить повышение уровня прочностных характеристик металла сварных швов после высокотемпературного нагрева

„.,5U,, 1666285 А1 сопротивления хрупкому разрушению сварного соединения после высокотемпературного нагрева и полной термообработки, В качествестержня электрода используют проволоку из перлитной стали, содержащей кремний. Состав покрытия электрода содержит, (мас, %): плавиковый шпат (20 — 24); песок кварцевый (4 — 8); ферротитан (7 — 11); рутил (2 — 6); ферросилиций (3 — 5); графит (0,5 — 1,0); феррованадий (0,25 — 1,0); поташ (0,5 — 1,5) и мрамор. Суммарное содержание ферротитана и рутила в покрытии должно удовлетворять соотношению (FeTij + (TiOz) 6 + 10V($ ) + (FeSI ) где (Si) — содержание кремния в стержне. мас.%; (FeNI), (Т(О ), (FeSI) — содержание в покрытии электрода соответственно ферротитана, рутила и ферросилиция, мас,%. Коэффициент массы покрытия электрода составляет 36 44%. 2 табл. и последующей полной термообработки за счет того, что ванадий образует мелкодисперсные равномерно распределенные фазы, выделенные в виде карбидов, а соблюдение указан ного соотношения между титансоде ржащими компонентами покрытия и кремнесодержащими компонентами проволоки и покрытия приводит к оптимальному раскислению и уменьшению размера зерна наплавленного металла. Таким образом, обеспечивается повышение качества сварного соединения после высокотемпературного нагрева до 11500 С и.полной термооб работки (закалка + отпуск) и эксплуатации конструкции при температуре до 350 С.

При содержании в покрытии феррованадия в количестве более 1,0% в наплавлен1666285

Ф

55 ном металле наблюдается увеличение содержания карбидной фазы, а также ее неравномерное распределение. Это приводит к охрупчиванию наплавленного металла. При содержании феррованадия меньше 0,25% из-за недостатка карбидной фазы и ее неравномерного распределения металл сварных швов имеет пониженную прочность.

Для компенсации выгорания углерода проволоки в состав покрытия вводится графит в количестве 0,5 — 1,0 мас.%. Превышение содержания графита свыше 1,0% приводит к охрупчиванию металла из-за появления хрупких структур и коагуляции карбидной фазы, При содержании графита меньше 0 5% из-за недостаточного количества карбидной фазы падает прочность металла швов, Для получения металла сварных швов с требуемым уровнем ударной вязкости (не менее 69 Дж/см при 20 С) необходимо получение швов с высокой степенью раскисленнвсти с мелкозернистой структурой, !

Указанные условия достигаются выполнением соотношения (Fe i)+(ПО ) 6+10/Я,) -(FeSi).

Введение в покрытие электрода титан( содержащих компонентов в указанных пределах способствует хорошему раскислению металла шва, что приводит к меньшему содержанию неметаллических соединений и кислорода, подавляет кремневосстановительный процесс. Кроме того, титан, обладая большим сродством к углероду и азоту, образует мелкодисперсные тугоплавкие карбиды и нитриды титана, способствующие образованию мелкозернистой структуры.

Содержание в покрытии электрода рутила в количестве 2 — 6 мас,% улучшает технологичность покрытия при изготовлении электродов и их сварочно-технологические свойства. Рутил, кроме того, способствует проявлению положительного эффекта от введения небольшого количества ферротитана 7 — 11 мас., так как в противном случае титан расходуется на восстановление менее прочных окислов, вводимых в покрытие, что ухудшает ударную вязкость и повышает вероятность образования пор в наплавленном металле. При превышении содержания рутила более 6,0 мас,% эа счет нежелательного легирования титаном металла шва ухудшается его ударная вязкость, При содержании рутила менее 2,0% неудовлетворительные сварочно-технологические свойства и технологичность покрытия при изготовлении электродов. Содержание в покрытии электрода ферротитана в количестse 7- 11 мас.% способствует хорошему раскислению металла шва и его модифицированию, что повышает ударную вязкость после указанной термообработки, Учитывая, что стальной стержень электрода изготавливается из стали марки Св—

12Х2Н2МАА и содержит в своем составе хром до 2,1 мас.%, из состава покрытия исключен ферромарганец, так как марганец способствует развитию отпускной хрупкости ll рода, а функцию раскисляющего элемента берут на себя титансодержащие, компоненты, которые введены в большем количестве, чем в прототипе.

Были изготовлены электроды с указанными в табл,1 составами покрытия и содержанием s остальном стержне марки

Св-12Х2Н2МАА кремния. Качество сварного соединения после высокотемпературного нагрева и полной термообработки (закалка+.

+ отпуск) оценивали пределом прочности и сопротивлением хрупкому разрушению наплавленного металла. 3а параметр сопротивления хрупкому разрушению принята ударная вязкостьобразцов Шарпи при 20 С, равная 69 Дж/см . Предел прочности,при

20 С равный 640 МПа и при 350 С равный

540 МПа, является параметром прочностных свойств наплавленного металла.

Свойства наплавленного металла получены послетермообработки: нагрев до 1150 С, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе, закалка 920 С, выдержка 1 ч,. охлаждение в масло, отпуск 650 С, выдержка 10 ч, охлаждение с печью со скоростью 10 — 25 С/ч, технологический отпуск 620 С выдержка 15 ч + 650" С, выдержка 30 ч, охлаждение с печью со скоростью 10-25 С/ч, Изготовленные электроды имели коэффициент веса покрытия для стержня диаметром 5 мм — 36 — 40, для стержня диаметром 4 мм — 38-42, для стержня диаметром 3 мм — 40 — 44 . Механические свойства наплавленного металла представлены в табл. 2.

В качестве основного металла использовалась сталь марки.15Х2НМФА.

Как видно из табл,2, электрод обеспечивает повышение уровня сопротивления хрупкому разрушению и прочностных свойств после указанной термической обработки.

Формула изобретения

Электрод для сварки низколегировамной стали, состоящий из стержня, выполненного иэ перлитной стали, содержащей кремний, и покрытия, содержащего плавиковый шпат, кварцевый песок, ферротитан, ферросилиций, поташ и мрамор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения прочностных характеристик и сопротивления хрупкому разрушению сварного соединения после высокотемпературного

1666285

ТабЛиЦ61.

Та бл и ца 2

Примечание. Результаты испытаний по трем образцам.

Составитель Т. АрестТехред М.Моргентал

Редактор А. Долинич

Корректор И. Муска

Заказ 2485 Тираж 518 .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 нагрева и полной термообработки, покрытие дополнительно содержит феррованадий, графит и рутил при следующем соотношении компонентов,мас. :

Плавиковый шпат 20-24

Кварцевый песок 4 — 8

Ферротитан 7 — 11

Рутил 2-6

Ферросилиций 3 — 5

Графит 0,5 — 1,0

Поташ 0,5-1,5

Феррованадий 0,25 — 1,0

Мрамор Остальное при этом суммарное содержание ферротитана и рутила в покрытии должно удовлетворять соотношению

6 (FeTIJ+(TIQz) 6+10@@)+(FeSI)

7 где (Si) — содержание. кремния в стержне иэ перлитной стали, мас. ; (FeTi), (TiOz),(FeSI) — содержание в по10 крытии электрода соответственно ферротитана, рутила, ферросилиция, мас., причем коэффициент массы покрытия электродов составляет 36 — 44 .