Чугун для сварочных прутков

Чугун для сварочных прутков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при заварке поверхностных дефектов в фасонных отливках . Цель изобретения - получение качественного сварного шва при заварке фасонных отливок с толщиной стенки 5-20 мм. Новый чугун содержит, мас.%: С 3,8-4,2; SI 3,5-4,5; Мп 0,01-0,2; Сг 0.01-0,05; AI 0.01- 0,05; Мд 0,04-0,08; Са 0,05-0,15; РЗМ 0,005- 0,02; Т) 0,01-0,05; V 0,01-0.05; Ва 0,005-0,05; N 0,001-0,03; NI 0,01-0,2; Р 0,15-0,3; Fe - остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна 0,15-0,3% Р, а также изменение в нем содержания Мд, РЗМ и NI позволили получать сварной шов в отливках с толщиной стенки 5-20 мм без отбела и прожогов. 2 табл.

.союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕHT ССCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4682011/02 (22) 08.01.89 (46) 23.07.93. Бюл. Nã 27 (71) Дизельный .завод "Двигатель революции" и Научно-технический кооператив "Визир" (72) Ю,Б.Козлов, В,А.Резник, Н.Ю,Голубев.

С.A.×óâàøèí, Ю.С,Потапов, В,Д,Краля, Ю .Т.Соколюк, Ю.Я.Грецкий и В.А.Метлицкий (56) Авторское свидетельство СССР

O 757284, кл, В 23 К 35/30, 1972.

Авторское свидетельство СССР

N1752814,,кл,,С 22 С 37/10, 1987. (54) ЧУГУН ДЛЯ СВАРОЧНЫХ ПРУТКОВ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при заварке поИзобретение относится к металлургии. в частности к разработке состава чугуна для сварочных прутков.

Цель изобретения — получения качественного сварного шва при заварке фасонных отливок с толщиной стенки 5 — 20 мм.

Изобретение илл юстрируется примерами конкретного применения. Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим, Введение в состав чугуна для сварочных прутков фосфора в количестве 0 15 — 0,3% способствует повышению жидкотекучести чугуна, понижению температуры плавления его, что соответственно снижает перегрев в местах заварки, и тем самым способствует устранению отбела в завариваемых тонко„„5U „„1828875 А1 верхнастных дефектов в фасонных отливках. Цель изобретения — получение качественного сварного шва при заварке фасонных отливок с толщиной стенки 5-20 . мм. Новый чугун содержит, мас.%: С 3.8-4,2;

St 3,5-4,5; Мп 0,01-0,2; Cr 0,01-0,05; Al 0,010;05; Mg 0,04-0;08; Са 0,05-0,15; Р3М 0,005—

0,02; Ti 0,01-0,05; V 0,01-0.05; Ва 0,005-0,05; . N 0,001-0,03; Nl 0,01-0,2; P 0,15-0,3; Fe— остальное, Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна 0,15 — 0,3% Р, а также изменение в нем содержания Mg, P3M и Nl позволили получать сварной шов в отливках с толщиной стенки 5-20 мм без отбела и прожогов. 2 табл. стенных фасонных отливках. При содержании более 0,3% фосфора в составе чугуна прутков жидкотекучесть наплавленного чугуна повышается и температура плавления снижается, однако при этом резко снижаются и механические свойства чугуна, что вы- д эы вает ухудшение качества шва, появляются микротрещины, включения цементитно-фосфидной эвтектики, При содержании в составе прутков ме- О© нее 0,15% фосфора его действие на повыше- с ние жидкотекучести и на снижение (Л температуры плавления чугуна не проявляется, что в свою очередь способствует ухудшению свариваемости и ри заварке евзааЪ фасонных отливок с толщиной стенок менее

0,02 и.

1828875

Уменьшение содержания карбидообра-. зующих элементов (магния — до 0,04-0.08, редкоземельных металлов - до 0,005-0,02 $) позволяет получать качественный сварной шов без отбела. Такое содержание в составе чугуна магния совместно с редкоземельными металлами и присутствие в нвм элементов — сфвроидизаторов — кальция и бария способствует получению при сварке тонкостенных отливок сварного шва со структурой шаровидного графита.

Ускоренное охлаждение расплавленного чугуна сварного шва, имеющего низкую температуру плавления при заварке тонкостенных отливок, способствует также формированию графита шаровидной формы и получению качественного шва без отбела.

Наличие в составе прутков никеля {0,010,2 (») способствует увеличению пластических свойств сварного шва. При увеличении содержания никеля более 0,2% при сварке тонкостенных отливок, в которых сварной шов кристаллизуется с повышенными скоростями охлаждения, вызывает образование в структуре шва мартенситной составляющей, которая резко снижает пластические свойства металла, что в свою очередь снижает качество шва.

Наличие в составе сварочных прутков кремния (3,5-4,5).и углерода {3,8-4,2ь) обеспечивает получение качественного заварного шва без цементита. При содержании в составе прутков менее 3,5% кремния и менее 3,8% углерода в сварном шве появляются включения цементита. Ввод в состав более.4,5% кремния и более 4,2% углерода приводит к понижению пластических свойств. шва, Модифицирующие элементы кальций

0,05-0,15% и барий 0,005-0.05% в составе прутков совместно с магнием, редкоземельными металлами вызывают образование шаровидной формы графита в наплавленном слое.

Наличие в составе прутков легирующих элементов таких, как марганец, хром, титан, ванадий способствует повышению прочностных характеристик сварного шва, особенно предела прочности при растяжении.

Азот в составе прутков в количестве

0,001-0,03% вызывает образование в сварном швв нитридов ванадия, титана, которые, являясь дополнительными центрами кристаллизации, способствуют получение мелкозернистой с руктуры шва.

Алюминий в составе прутка в количестве 0,01-0,05ф». являясь раскислителем металла шва, одновременно способствует графитизации чугуна, устраняет образование цементита. а

Изготовлен и испытан состав сварочных прутков, приведенный в табл. 1.

Необходимый состав прутков получали путем выплавки исходного чугуна в индук5 ционной печи, содержащего углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, титан, ванадий, никель, и последующего ввода. в него комплексного модификатора ФСМг7, содержащего 6,5-&,5$ магния, 0,2-1

10 кальция, 0,3-1$ Р3М, 45-60 кремния. остальное — железо (по ТУ 14-5-.134-86).

Для оптимизации состава по модифицирующим элементам использовали лигатуру

ФСЗОРЗМ20 (с содержанием до 20% РЗМ); никельмагниевую лигатуру (с содержанием

15";ь магния и ферросилиций ФС75. Затем. проводили е ковше донную продувку азотом выплавленного чугуна. Из приготовленного . состава отливали пруток диаметром 8. мм;

20 длиной 200 мм.

Проверку на свариваемость, наличие от» бела, прожогов и качество сварного шва проводили на ступенчатых пробах с толщиной стенок ступенек 20, 10, 5 мм, длиной ступенек 50 м и шириной ступенек 80 мм. По, длине ступенек посредине просверливали отверстия диаметром 16 мм, которые затем, заваривали. После разделки кромок вдоль ступенчатых проб под углом 45, их уклады30 вали друг возле друга, подогревали до 600 С и проводили заварку электродуговым способом, Ступенчатые пробы отливались из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

35 Механические свойства чугуна ступенчатых проб; предел прочности при растяжении . 500 МПа, относительное удлинение 15%, твердость 200 HB.

Из сварного шва вырезали образца для испытания качества и свойств металла. Наличие отбела. прожогов определяли визуальным осмотром ступенчатых проб, Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Механические свойства сварного шва проб, заваренных прутками предложенного состава (1-3), находились в пределах: о, - 490-530 МПа. д = 3-5 (, НВ

-244-269.

Сравнение результатов табл. 1 и 2 показывает, что наилучшие показатели по отсутствию отбвла, прожогов и качеству сварного

55 шваимеют составы прутков:1-3. Припримв.° нении для заварки чугунного прутка известного состава выявляются отбвлы, прожоги в . пробах и ухудшение структуры чугуна (появление цементита, цементито-фоафидной звтвктики и ухудшение формы графита).

1828875

0,01-0,2

0,01-0,05

0,01-0.05

0,04 — 0,08

0,05-0,15

Т ° блица 1

Фора эац чугуна....).....

0,02, 0 01

0,01 0,03

0,035

0,05....1....(.....

0,02 0,015 0,15

0,05 Ог03 0,02

0,02 О ° 015 0,5

3,0 4,5

4,0 4,2

4 2 3 5

4,0 4,0

O,OI 0,05

0,1 0,02

О ° 2 0,01

О,! 0,03

О,О!

0,15

0,065 О,

0,00 0,1, 0,12 О, I

О,2

0,03

0,05

0,02

3 v (известный) О ° 3

0 l 005 0, 05

0,1 О, 02 Оеб25 и (эалвка К 4112970/22-02) сэароченек прутков. J

Таблнцае2! еачество вва (нэгычме

npoaoroe) Состав Толцииа прутка ступенъкн побы, нн йикрроструктура сварного ыпл

Нет отбепэ н мет прологов

I !

То re е ° (серрне.л пп 5 -:) форин (феррите lpl !2 ) формы

Перлито-ферритнэл

Графит ыкроэигной!!ертыто-ферритнак

Графит нэроэилной йет отСела н нет промогов

20 перлито-ферритнэл (феррита лп 62)

Графит мэрови!еееосе фореее!

То ке еу! еет отбепа и нат лроиогоэ

То ке

10 перпито-фсррнтнэл (феррита ла 32)

Графит в,ероанпиой фореае л йергнтнал ° цементно-фосфилнвп эаеектика

Графит варовидееой формы (нестанм) ее! эееетсл атбел, нет прологов! эееетсл отбал, единичные прологи

tO йерлнтнап, цементно-фосеилнэа ээтектика

ГраФит ыаровилиой формы (отд.экеичееенл) йергитнал, ценентно-фосфипнаэ эетектикэ

Гра4еет вароендной форэеы (единичные

° кгэтченнэ) йерлито-феррмтмап (фаррмта до 30Ц

Графит аернмкуллрной форин

Перлето-фервитмэв (Фаррита до 2Щ

Графеет аврееик!еларной фсфкае йерлето-0(ерритнаа (Феррнта до 102)

Графит аейникуларнод Форин йерлитнав (ценэмтмта де 400)

Графит вэровидмод Формы (адннмчные

° клюквина) йерлитмав (ценантнте до 502)

Графит вароаидной Формы (еднниеи нее

° кеэтчанмп)

Перпитнав (цемент!!та дтт 00э) То ке

5 20

Нет отбела, нмевтсв п роеог и

То ае

14ееетсв отбал

6 20

То ае

l ° ч

Формула изобретения

Чугун для сварочных прутков, содержащий углерод. кремний, марганец, хром, алюминий, магний, кальций, .редкоземельные 5 злементы. титам, ванадий. барий, азот, никель и железо, отличающийся тем. что! с целью получения качественного сварного шва при заварке фасонных отливок с

-толщиной стенки 5-20 мм. он дололнитель- 10 но:содержит фосфор при следующем содержании компоф(ентов, мэс. $:

Углерод 3.8-4,2

Кремний 3,5-4.5

Хинмчоскиге состав сварочным прутков,,нас е и р м н е и а и ì е, Состав иэаеспкек

Перлито-ферритнал (феррита ло !еэ ° )

Графмт вароанлной формы перлнто-ерепиттнал (феррнта лп 10 )

Графит ыарпенлной форин

Иерлнто-ферритнак (феррита по 42)

Граемт мэроэилной фореее

Ilepsrlra-феррнтнак (ферритэ ло I О )

Графит кеароэилееой Формы

I!ерлнто-ферритнал (ферри та ло 52)

Графит ыароаидной. Фо!эме

Марганец

Хром

Алюминий

Магний

Кальций

Редкоземельные элементы

Титан

Ванадий

Барий

Азот .

Никель . Фосфор

Железо

«и рйй т(V Оа и 03 t

0,005-0,02

0,01-0,05

0,01-0,05

0,005;0,05

0,001-0,03

0,01-0,20

0,16-030

Остальное