Состав сварочной проволоки
Патент 846185
Авторы
Состав сварочной проволоки
Иллюстрации
Реферат
Союз Советскмк
Социалистических
РеспублнК
ОПИСАНИЕ„, ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВ ВТИЗЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Завалено 280280, (21) 2887782/25-27 (51) М Кл
В 23 К 35/30//
С 22 С 38/52 с присоединением заввки И9 (23) Приоритет
Государственный комитет
СССР но делам изобретений н открытий
Опубликовано 150781. Бюллетень Н9 26 ./
Дате опубликовании описании 15,0781 (53) УДК 621. 791. .042.2(088.8) В.Е. Лазько, M.T. Борисов, Ю.A. Жмурина, В.В. Гринин, P.Ñ. Курочка, А.С. Барихин, Е.С. Голиков, M.À. Бонами, М.И. Мамыкин и Г.Н. Васючков (72) Авторы изобретенив (71 ) За ив ит ель (54) СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ
Изобретение относится к металлургии и может быТь использовано для изготовления сплавов сварочной проволоки, преимущественно для сварки высокопрочных нержавеющих сталей. 5
В соврЕменном машиностроении для изготовления деталей ответственного назначения, работающих в условиях повышенных температур до 550 С, применяются нержавеющие высокопрочные стали. Сварка таких сталей известными сварочными проволоками не позволяет получить работоспособные соединения без проведения термообработки 15 ввиду их склонности к охрупчиванию под воздействием повышенных температур.
Известна сварочная проволока,сог держащая следующие компоненты, вес.%: 2()
Углерод 0 01-0,09
Кремний 0,6-3,5
Марганец 0,6-1,5
Хром 10,5-12
Никель 8,5-9,5 25
Молибден 1,8-2„3
Титан 0,01-0,35
Цирконий 0,02-0,1
Алюминий 0 01-0 15
Кальцн и 0,001-0,05 30
Бор 0,0001-0i003
Железо Остальное
Эта марка сварочной проволоки обеспечивает получение соединений при сварке нержавеющих сталей без последующей термообработки с пределом прочности Ьь = 100-110 кг/мм н высокой ударной вязкостью Г1) .
Однако в процессе повышенных до
550оС температур металл сварного шва сильно охрупчивается.
Известна инструментальная сталь (,2, содержащая следующие компоненты, вес.Ъ:
Углерод 0,35-0,5
Хром 4,5-5,5
Кремний 0,7-1,2
Молибден 1,2-1,6
Марганец 0,1-0,5
Никель 0,2-0,6
Титан 0,01-0,1
Вольфрам 0,8-1,2
Ванадий 0,6-0,8
Кальций 0,001-0,08
Магний 0,001-0,05
Редкоземельные мет аллы 0,001-0,08
Железо Остальное
Однако проволока из этой стали не обеспечивает получение сварных
846185 соединений с достаточной прочностью особенно в условиях повышенных температур.
С целью повышения прочности сварного соединения в условиях повышенных температур до 550©С состав допол. нительно содержит кобальт. алюминий, цирконий, ниобий при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:
Углерод 0,005-0,1
Кремний 0,05-0,5
Марганец 0,05-0,5
Хром 10-15
Бикель 2-7
Молибден 0,3-1,5
Вольфрам 0,3-1,5
Кальций 0,001-0 05.
Титан 0, 01-0, 15
Ванадий 0,01-0,15
Редкоземельные металлы 0,01-0,06
Кобальт 0,1-4
Алюминий 0,01-0,2
Цирконий 0,01-0,15
Ниобий 0,01-0,15
>Ееле зо Остальное
Компоненты проволоки должны уцонлетворять следующему требованию: молибден + вольфрам = 0,3 — 1,5; титан + ванадий + ниобий + цирконий = 0,01 — 0,20, никель + О,б кобальта — О 12-0,60.
Ф хром + молибден + вольфрам
Кобальт модифицирует литую структуру металла шва и предотвращает выделение избыточной фазы У -феррита, оказывающей охрупчинающее влияние при повышенных температурах. Кроме того, он понижает содержание остаточного аустенита и повышает температуру обратного < = II п еeрpеeх оoд а, тем самым повышая прочность и теплопрочность металла шва.
Вольфрам введен в состав для повышения прочности и теплопрочности металла шва.
Ниобий измельчает структуру металла шва, понышает его технологическую прочность, теплопрочность и пластические свойства.
Ванадий измельчает структуру металла шва, повышает его прочность и теплопрочность.
РЗМ оказывает модифицирующее воздействие на морфологию литых кристаллов и повышает его ударную вязкость.
Понижение содержания молибдена способствует сохранению нысоких значений ударной вязкости металла шва при воздействии высоких температур. Общее содержание молибдена и вольфрама ограничено пределами, не вызывающими охрупчивания металла шва н процессе эксплуатационных нагревов.
Содержание кремния и марганца. предотвращает охрупчивание металла
1Î
2О
65 шва в процессе длительных высокотем пературных нагревов. Понижение нике ля позволяет повысить температуру обратного а — Я превращения, тем самым раСширив интервал рабочих температур.
Определенное соотношение между содержанием никеля и кобальта, как аустенитообразующих элементов, и общим содержанием хрома, молибдена и вольфрама, как ферритообразующих элементов, ограничивает наличие в структуре металла шна д -феррита, способствующего охрупчиванию н процессе высокотемпературных нагревов, и снижающего теплопрочность и прочность.
Введение титана и алюминия осуществлено в пределах, обеспечивающих повышение технологической прочности металла шва и его теплопрочности.
В составе сварочной проволоки сохранены легирующне добавки циркония и кальция, модифицирующие литую структуру металла шва, способствующие очищению границ зерна и повышающие технологическую прочность сварного соединения.
Общее содержание ниобия, ванадия, титана и циркония ограничено пределом, не приводящим к понижению уданой вязкости металла шва.
Из состава сварочной проволоки исключен бор ввиду отрицательного его влияния на сопротивляемость образованию горячих трещин.
Пример. Для получения сварочной проволоки изготавливают композиции (см. табл. 1). Из выплавленных сплавов указанного состава получают сварочные проволоки, которые используют для сварки нержавеющей высокои теплопрочной стали марки ВЫЛ-9 толщиной 10 мм. Перед сваркой пластины из стали ВЫЛ-9 термообрабатываются по режиму: нормализация 1100 С (2 ч), воздух, закалка 1050ОС (1 ч), масло, отпуск б10ОС (1 ч), воздух.
Применяется ручная аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом с присадочными проволоками. После сварки пластины разрезаются на образе и проводятся механические испытания на растяжение и ударную вязкость.
В табл. 2 приведены показатели механических свойств сварочной проволоки.
Использование предлагаемой сварочной проволоки для сварки нержавеющих сталей высокой прочности обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества: нозможность достижения равнопрочности сварного соединения с основным металлом беэ проведения термической обработки (н состоянии после сварки); возможность эксплуатации сварных изделий при повышенных до 550 С температурах, повышение сопротинляемости образованию хрупких разрушений. Это
846185 значительно повышает качество и на-. дежность иэделий из указанных материалов и позволяет доетичь значительного зкономического эффекта за счет снижения брака при сварке и уменьшения веса сварных конструкций а также упрошения технологического процесса сварки (устранения необходимости проведения последуккцей термической обработки) .
846185
I 1
1 1
Π—
° .Ф
Ю
Ю
М
Г» 1
Ю
%
Ю.
\»
Ю
Ю
М
»-!
Ю
Ю
» -»
Ю
Ю
М
Ct т-1 %-!
Ю Ю
Ю Ю
Ю
М »
Ю Ю
%-»
Ю
%-1
Ю
Ю
D. в
Ю
%-1
° -1 »-»
Ю, Ю
М М с
Ю Ю
1А
» -1
%»
»-1
М
»-»
Ю
%-1
Ю
% г»
D Ю с %
Ю Ю
%»
Ю с
»-»
Ю с
»
Ю
»»
Ю
Ч-»
Ю
»-»
Ю
1 I
Ю -»
Ю
М 1
Ч»
ГЧ
Ю с
Ю г»
Ю
»-»
Ю
»-1
Ю
Ul
Г» )
%-»
Ю
»»
Ю
М
Ю м
Ю
Г )
Г 1
Э 1 З
Ц 1
О 1 — »
0 о
1 Х
1
1 т.
1 Л
1 I
Г )
Ю м
Г ) М
»» ) с
AI ГЧ
О I
I 3
1 1
С!
1 ° — 1 л !
I I
I I
1 1.I I
1И1 — 1 — -
ill
Ul LA ГГ!
Ю Ю Ю
В с
Ю . Ю . Ю
lA
Ю
Ю л
Ю
tA, °
Ю Ю
Ю Ю
1О
Ю и
Ю Ю
D а л Ul
Ю Ю Ю с
Ю Ю Ю
М
»А
Ю
М
0l
Ю
»А
РЪ
1О
Ю
1А
Ю
Ю
М
lA
Ю..
С1
%»
Ю
С5
I 1
Э !4 фХ! I
ЙхЭЭ ф а!:»» х .Е
3 Э д хх о нх
ГЧuaaX
ЭЭЭЭ ддцй хоа1:! И 111 д х:ъ.й
Ыцх х g3
Э Э о а
g g» д фЯ
2 х
1.»
Д 1»О ф Э н.v о и
М
Э о
I.. 1
В . 1О и
1 1
Ю
»-1 !:осад
Kl 1
I —
I ф 1
I
I — -1
1 1тi I
I Д» 1
1 1
Г-» — 1 .
1 Г
1 I
1 — 1
1 4, 1
1 1
1 I
1 I
1 1
1 1
I 1
I I
»О з
I .I! !1
1 I
1 1
° I О I м
Э 1 1 д 1 — -1
1 I
I 1
Э I 1
Х! 1-1
Х 1 l ф — — 4
1 1 а,1
» "1
%! тЧ »» . %» г» »-1
М с М М
Ю Ю
D Ю Ю Ю Ю Ю т» »-» »-» \ »»
Ю Ю Ю Ю Ю с с с Ъ
Ю D Ю Ю D
»А О \ О \ О ) ll1 ГГ)
Ю D С7 О . Ю Ю
D D СЪ Ю Ю Ю с М М
Ю D . Ю Ю D D
846185 л 1
1
О 1
<б 4
}4 I
° 4
О с с}%
Ю с тР
Ю Cl с с
%4 М о D Ю О с с с \
° Ф 44 %Ф
%Р с
4Ч
1 I ю
О с
IA
Ю с
IA
О с
D аА
О с
In
D с
44}
Cl с
IA
Ю с
D аА
D с
Ю аА
О с
% 4
D с
0% 1
1 !
1
I
I !
I
1
1 1
I
%О
Ю с
%О
D с
aD
Ю с
Ю
Ю
Ю
Ю
\ ь
}О
D с о
4О
Ю с о
}О
Ю с
ЪО
Ю с о сФ
Ю с
4%4 с
Ю (%4
Ю (Ч 4Ч с с ь о
4Ч с
}Ч с о
4Ч 4Ч 4Ч с с с о о Ю л с
%4Ъ
° -4 с
%4Ъ
D с
4}Ъ
Ю с
44Ъ л с
In
Ю с
4%Ъ
В Ю
4ГЪ
Ю с
In л с о
IA
О с
IA л с
IA
Ю с
IA
О с
Ю о
Ф
IIl
Ф х
Ф
Ю с
In
° 4 с
IA
Ю с
tA л с
In о с
4%Ъ о с
Ю а о
Ц и
Ю с
%4Ъ
%-4 с
an
° .4 с
IIl
Ю с
IA
Ю с о
4Ч о с
Ю .
4}Ъ с л
44Ъ с л
}с с
IA с
an с л
00 с
4}Ъ с о
1
1 !
1
1
1
1 !
I
I
4%Ъ с
%4Ъ с
In с
4Ъ
4%1 с
IA an с с
Ю Ю
44Ъ с
44Ъ с
IA с
IA с
Ю ю с
an
In с
tA
Cl с
%-4
Ю с л с о л
° %
Ю м с ь
%-4 с
Ю л с
%-4 с
° 4 с
О
1 Х I
ФаФ
4б Ф 0(X
}ч }ц Ф Ф
e II. Z ОЛАФ вЂ” кх}:}
I
1
1 4
1 4
I
1!
4II И
D)04
aII gg 4
O)34M
-Фйж
4lI I л в!
44Ъ 1
° «4 В
4О 1 л в
1 с}% л
1 (с} I IM 1
Л Ф %-4 и
1 1
1 1 1 а л в
1 1 с
63 н о о и
}О}
}О}
1 1
1 1
I — -4
I 1
I
I }}}
I I
1 1
1 1
I 1 !
1 }б!
}О}
I 1
I I
I 1
1 1 ! 1 ! } }} 1
1 Я 1
1 й4 1
1 I
1 I
I Ъ
I I
I I
I 1
I %С 1
1 1
I 1
1 1
1 „ % 1 ! 1
1 — -Ч
1 1
I I
I 1
I .д I
1 З
f
I I
I 1 !
I 4Ч i
I. !
1 1
I 1
I Еч
1
1
1 З I
1 I
1 1
1 1
О 1
1 Я I
1 I
I — -I
1 1 ° — 1 яг
I 1
Г I
1 %- I ! u I
I 1 !
1 — -4
I
4«1
Е 1 !
1 I
1 1
I 1
1 — 1
I иЪ I
1 I
I !
I 1
}и! ! 1! 4 1 Г- с }с I
an 44Ъ 44Ъ 44Ъ 4}Ъ an ю с с с с с с с
D О О О О О О
<Г) Гь
Ul <Г) О) Ю ь ьФ )A
C) с
О Г)О )О
C) с
)Ф м ь с
\О )О г ) с с
CO СО м ь LO 1» о о с со сг) О с
Г 0) <с)
Ю
СО
«Q o с
«О
o o с
m co
С)
0l о о
CO Ch! 4 с-4
0l О ) С)
01 а ь
О) а с-1 а о с
О\ О) Г» «О
\ 1 с »
\» с
Ю с с-< с 1
«< с
Ю с-1
Ю
Ю с»
С)
Гс) Ю с-< с-< сО «) ь
< ч-1 с-! о гь
«) Гс) с 1 \1
«Q Ф с
«) м
\ 1 с о 4) сг
)О Г с3 тР м «о с т3 LA
Ю с
С)
«) о с
Р Л
1 О с
Г) )Г) о гс
LA О! с-1 о
LA
lA с) с с !»
«О О с ц:> «О о м
LO lA гс)
<О гс
lA с-» О)
<Г) «О
)О !
CO с
Г О о с
)Г)
a cp с
rЮ с
«О
LA с с
Г- «О
Ю м
LA О с
Г- Г).0 М с
Г- сО
«О с
Ю с»
«-1
С) о
С
0) C) с-1 с-1 сО,-!
С) Ю
\ 1
<)
<»1 <с)
;1 с-1
lA с
o o с» с-!
О Г
Ю «) с-),-!
LA
«) сс:Г 01
«О «) о с О LA
Ю
<О О) сг LA о с
Г«О «г! с
Г ь .Г с с
«О Г
Ю с
Ю ь)с
Г СО о с
«О
С)
О\
Ос М) с
Г «Гс
Г ь с
О .О) т»1 д о г- m
Г 1 с)с
Г» CO
Ю с
LA с-1 ь
«О Г ю
<Г) О
О) CO
Ю И ь с
«) с 4 с 1 д Ю с гс) <Ч с-» с» м) с» с
«) м с» с-»
«O o с-1 <Гс) с 1 с 1
С)
Гс) с -1
О1 Г»
":)с г 1 с-1 с-1
0) О
<» m
С>
CO м м
Г Г с
1
1
I !
I
1 !
I м м
«О CO л м
° с-<
М «А с-< с-1
<О сс) м с1, \1 а
М ь:Г с-1 с» с») г-с
<.) о
U!
1 1 1
1 I с 1 1 ! l
I 1
1 1 1
I ь 1 I !
Г 1
)О 1
1 l 1
М
I «!
Е» 1д
le 1о ;
1 !0) la
1<с)
I fd 1 с ь
1Г
f (jj !О
1Ц !Ь
1<) !Ю, ! О 1<г) ! сс
I с ! ! 1 i (а ;.1 1 <) К о !
<ц:. с
) « !
)< )
j
lX (1
l c ! f1) 1 7 ! ! 1, X 1
jo !
Л 1 !
1 i
1 !
Х
1 jQ
)к5 !в с д
IÎ
ju ! e 1<О
io
fO 1C, О 11
j I !
1 ! ! !
С) g I е-1
i С!
1
1 ! ! "О о г) я . о с с
) ! а ь с)с
Г fd
1 ч-1 ! о x! a
<4 сь 1
1 Ф !
O <-, 1
Г- «!
1 !О ! с ьс ! о ! г ъ!о
) с ! !
j !«:
lî
)г fd ! I
1 I
1 1 ! 1М ! о =1
I «j fd Р )
1.
)с сь - 4,ю
)С) 1!! 4 fd !О с ! — с о
Г с
) с
1 с ! Ц", «) «d !с-! ! !
I !
Юд.о
1<0 fLO ! <) & ! !
1 !
I I О <<) i a
la !f»
jLA с
1 !
<ц !о ! о;с
I 1«) ас"
l д 1с-! ю о
О «а,«О
846185
846185
Формула изобретения
Составитель Н. Соколова
Редактор С. Лыжова ТехрЕд И.Асталош Корре к,тор М. Пожо
Заказ 5293/14 Тираж 1148 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 /5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
1. Состав сварочной проволоки, преимущественно для сварки высокопрочных нержавеющих сталей в защитной среде, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден титан, вольфрам, ванадий, кальций, редкоземельные металлы, железо, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сварочного соединения в условиях повышенных температур до 550 С, состав дополнительно содержит кобальт, алюминий, цирконий, ниобий при следующем соот-. ношении компонентов, вес.%:
Углерод 0,005-0,1
Кремний 0,05-0,5
Марганец 0,005-0,5
Хром 10-15
Никель 2-7
Молибден . 0,3-1,5 20
Вольфрам 0,3-1,5
Кальций 0,001-0,05
Титан 0,01-0,15
Ванадий 0,01-0,15
Редкоземельные металлы 0,01-0,06
Кобальт 0,1-4
Алюминий 0,01-0,2
Цирконий 0,01-0,15
Ниобий Оф01-0,15
Железо Остальное
2. Состав по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что выполняются следующие условия: сумма содержания молибдена и вольфрама составляет 0,31,5, сумма содержания титата, ванадия, ниобия, циркония составляет
0,01-0,02, а отношение 8 I+0 6Co
Сг+Йо+Я составляет 0,12 + 0,6.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 270475, кл. В 23 K 35/30.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 511380, кл. С 22 С 38/18, 12.05.74 (прототип).