Состав сварочной проволоки

 

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии и может быть использовано для исправления дефектов отливок и деталей из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом . Цель изобретения - получение комплекса прочностных свойств сварного шва, равного комплексу этих свойств высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Для этого в состав проволоки вводят 1,1-1,6% титана, 0,5-0,9% ванадия и 0,2-0,7% алюминия. При этом состав сварочной проволоки содержит компоненты при следуюш;ем соотношении , мас.%: углерод 3,5-5,0; кремний 0,7-1,0; марганец 1,2-1,8; хром 0,9-1,2, никель 1,4-2,0; медь 0,1-0,9; магний 0,08-0,16; кальций 0,02-0, 7; редкоземельные металлы 0,02-0,8; барий О ,01-0,8; молибден 0,3-0,8; бор 0,02-0,2; олово 0,08- 1,0; титан 1,1-1,6; алюминий О,2-0,7 ванадий 0,5-0,9; железо остальное. 2 табл. € (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1I) А1 (51)4 В 23 К 35 30

1 с (1

1 i с » ! с

Ч1»с с. с"с»л. с;

1 . Ф

» )

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3840429/25-27 (22) 03. 12. 84 (46) 23.02. 87. Бюл. № - 7 (71) Институт прикладной физики

АН МССР (72) И.И. Софронов, А. В. Леляков, В.И. Козуля, Л.И. Трещев и В.А. Тютякин (53) 621 791.042.02(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 491452, кл. В 23 К 35/30, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 941110, кл. В 23 К 35/30, 1980. (54) СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ (57) Изобретение относится к области машиностроения и металлургии и может быть использовано для исправления дефектов отливок и деталей из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Цель изобретения — получение комплекса прочностных свойств сварного шва, равного комплексу этих свойств высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Для этого в состав проволоки вводят 1, 1-1,6% титана, 0,5-0,9% ванадия и 0,2-0,7% алюминия. При этом состав сварочной проволоки содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 3,5-5,0, кремний 0,7-1,0, марганец 1,2- 1,8, хром 0,9-1,2, никель 1,4-2,0; медь

0,1 — 0,9, магний 0,08-0,16, кальций

0,02-0,7; редкоземельные металлы

0,02 — 0,8; барий 0 01-0,8; молибден

0,3-0,8; бор 0,02-0,2; олово 0,081,0; титан 1,1-1,6; алюминий 0,2-0,7, ванадий 0,5-0,9, железо остальное.

2 табл.

1291338

Изобретение относится к машиностроению и металлургии и может быть использовано для исправления дефектов отливок и деталей из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. 5

Цель изобретения — получение комплекса прочностных свойств сварного шва, равного комплексу этих свойств высокопрочногс чугуна с шаровидным графитом.

Наличие в составе ванадия и титана устраняет образование окислов хрома в литом металле и обеспечивает формирование сварных швов, свободных от неметаллических включений. Верхний предел содержания ванадия 0,9Х ограничивается тем, что при его со. держании более 0,9Х снижается жаростойкость и пластичность. При содержании менее 0,5Х ванадия в составе проволоки не достигается требуемая плотность наплавленного металла шва, что сказывается на понижении износостойкости и предела прочности.

Легирование проволоки титаном спо25 собствует также уменьшению склонности швов к подкаливанию в процессе охлаждения. При этом наилучшие результаты достигаются при его содержании не менее 1,1Х. Превышение в проволоке концентрации титана свыше 1,6Х способствует образованию двухфазной структуры в металле шва, что снижает горячую пластичность и сопротивляемость трещинообразованию..

Присутствие алюминия в проволоке благоприятно сказывается на переходе в наплавленный металл титана, ванадия, хрома и молибдена. Содержание в проволоке менее 0,2Х алюминия не предупреждает выгорание элементов при сварке. Содержание в проволоке алюминия более 0,7Х снижает деформационную способность (составляющая комплекса прочностных свойств) на- 45 плавленного металла. !

Таким образом, введение в состав проволоки i 1 — 1,6Х титана, 0,5-0,9Х ванадия и 0,2-0,7Х алюминия способст-gp вует получению комплекса прочностных свойств сварного шва, равных высокопрочному чугуну с шаровидной формой графита.

Высокое содержание молибдена в из-55 вестном составе снижает горячую пластичность металла. Наличие в проволоке О,ЗХ молибдена уже устраняет ее отпускную хрупкость. Однако увеличение содержания этого компонента свыше 0,8Х не оказывает дальнейшего положительного влияния из-за снижения деформационной способности.

Предотвращение пористости металла шва при сварке предложенной проволокой отмечается при введении в ее состав 0,7 — 1,0X кремния и t,2- 1,8Х марганца.

Однако уменьшение в ней содержания этих компонентов (соответственно ниже 0,7 и 1,2Х) приводит к образованию пор и ухудшает формирование швов. Повышение содержания в проволоке кремния и марганца выше указанных значений отрицательно сказывается на комплексе прочностных свойств (механических) и склонности к отпускной хрупкости металла сварного шва (табл. 2, сплавы 4 и 5). Магний, кальций, барий и Р3М в составе проволоки являются элементами-модификаторами, приводящими к глубокому раскислению, дегазации и десульфурации металла сварочного шва. При этом кальций и барий одновременно совместно с кремнием и углеродом способствуют устранению отбела в сварном шве. Никель, медь, марганец и хром в составе сварочной проволоки способствуют упрочнению металлической матрицы шва, вызывают повышение ее прочностных свойств.

Для получения сварочной проволоки изготовляют пять композиций с предельным и запредельным содержанием (табл. 1), которые выплавляют в индукционной электропечи промышленной частоты. Металл в печи перегревают до 1450 С и выдерживают при этой температуре 15 мин. Прутки отливают в кокиль. Затем производится горячая прокатка до сечения 5,6 мм. Из катанки изготовляется проволока диаметром

2,3 мм.

Относительную износостойкость определяют при сухом трении на образцах диаметром 5 мм, высотой 15 мм на машине трения Х-4Б. Условия испытания: скорость вращения образца 10 м/с при

2 давлении 50 кг/см, время испытания

250 мин.

В табл. 2 представлены механические свойства экспериментальных образцов с предельным и запредельным свойствами.

Из табл. 2 видно, что oIITHMBJIbHbIA химсостав сварочной проволоки соответствует составу 3, так как при со1291338

3,5-5,0

О, 7-1,0

1,2 — 1,8

0,9-1,2

1,4-2,0

О, 1-0,9

0,08 — О, 16

0,02-0,7

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Медь

Магний

Кальций

Редкоземельные металлы

Барий

Молибден

Бор

Олово

Титан

Алюминий

Ванадий

Железо

0,02-0, 8

0,01-0, 8

0,3-0,8

0,02-0,2

0,08-1,0

1, 1-1,6

0,2-0,7

0,5-0,9

Остальное

Т а б л и ц а 1

Состав, мас.7

Компоненты сварочной проволоки

Запредельный

Предельный г

Углерод

3 5

4,0

5 0

3,0

Кремний

0,7

0,8

1,0

0,5

1,5

Марганец

Хром

1,2

1,3

1,8

0,9

2,2

0,9

1,0

1,2

0,7

1,5

Никель

1,4

1,5

2,0

1,0

2,5

Медь

0,1

0,2

0,9

0,07 ставе 4 твердость, предел прочности при растяжении, ударная вязкость, относительное удлинение и относительная износостойкость снижаются. В составе 5 наблюдается следующее: твердость незначительно растет, тогда как другие механические свойства падают.

Относительная износостойкость образцов наплавленного слоя подсчиты- 10 вается по отношению к известному способу.

Механические свойства известного способа следующие: твердость НВ 210, предел прочности при растяжении 15

59,3 кг/мм, ударная вязкость

1, 8 кг/см, относительное удлинение

2,0Х.

Испытания образцов показывают, что их комплекс прочностных свойств 20 (механических} близок по свойствам основы — высокопрочного чугуна с шаровидной формой графита. Свойства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом следующие: твердость 275, 25

-предел прочности при растяжении

65,2 кг/мм, ударная вязкость

2,1 кгм/см, относительное удлинение

2,8.

Проверка предложенного состава 30 сварочной проволоки для сварки, заварки отливок и восстановления изношенных деталей сельскохозяйственной техники из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом показывает преимущества по сравнению с известным способом проволоки при получении сварного шва.

Формула из об ре те ния

Состав сварочной проволоки, преимущественно для сварки и исправления дефектов отливок, а также восстановления изношенных деталей из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний,марганец, хром, никель, медь, магний, кальций, редкоземельные металлы, барий, молибден, бор, олово, железо, отличающийся тем, что, с целью получения комплекса прочностных свойств сварного шва, равного комплексу этих свойств высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, состав дополнительно содержит титан, алюминий и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.7:

1291338

Продолжение табл.1

Состав, мас.7

Компоненты сварочной

Запредельный проволоки

0,2

0,05

0,16

0,09

0,08

Магний

0,9

0,7

0,03

0,02

Кальций

1,0

0,8

0,03

0,02

РЗМ

1,0

0,8

0,02

0,01

Барий

0,2

0,8

0,4

0,3

Молибден

0,5

0,01

0,2

0,03

0,02

Бор

0,05

1,3

1,0

0,09

0,08

Олово

0,9

2,0

1,6

1,2

Титан

0,3

0,9

0,1

0,7

0,2

Алюминий

0,3

0,9

0,6

0 5

Ванадий

ОстальОстальОстальОстальОс альЖелезо

4 ное ное ное ное ное

Таблица 2

Механические свойства

Твердость, НВ

Предельный состав

3,2

3,5

78,5

280

3,1

3,3

76,4

290

3,4

3,8

79,5

300

Запредельный состав

70,2

2,8

2,3

250

2,0

1,9

61,3

330

Подпис ное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Состав сварочной проволоки

Предельный

Предел прочности при растяжении, 58, ВНИИПИ Заказ 82/16 Тираж 976

0,015

0,015

0,007

Ударная Относительное вязкость, удлинение, S, X

2 а „, кгм/см