Сварочный материал

 

Изобретение относится к сварке, а именно к сварочным материалам, и может быть использовано при сварке в углекислсм газе высокопрочен s сталей с пределом текучести G 650 МПа, Цель изобретения - стабилизация механических свойств и повышение сопротивляемости сварных соединений образованию холодных трещин, а также повышение производительности. Сварочный материал состоит кз легированного стального сердечника и многослойного покрытия. Покрытие выполнено в виде попарно чередующихся слоев, из которых внутренний слой состоит из РЗМ или их сплавов, содержащих не менее 20% РЗМ, а наружный - из никеля или его сплавов, содержащих не менее 55% РЗМ. При этом общее количество РЗМ в покрытии составляет 0,1-1,5% от массы проволоки, а общее количество никеля 0,2-3,5 от массы проволоки . Равномерное распределение РЗМ по дпине проволоки тонкими слоями, защищенными никелем от окисления, образование жаростойких интерметаллидов на границах между слоями ведет к стабильному измельчению структуры металла шва и, как следствие, к стойкости против трещинообразования. 2 табл. W

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦНАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК д11 4 В 23 К 35/10, 35/365

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П НТ СССР

Н авта снамм аещ@твъствм г (21) 4133987/31-27 (22) 08.10.86 (46) 30.12.88. Бюп. В 48 (71) Институт электросварки нм. Е,О,Патона (72) Б.Е.Патон, В..Ф.Мусияченко, В.М.Кирьяков, И.С.Мельник, Л.И.Миходуй, В.И.Ульянов, М.Б.Мовчан и А.С.Дьяченко (53) 621.79i.042(t)88.8)

"(56) Авторское свидетельство СССР

В 373111 ° кл..В 23 К 35/04, 1971.

Авторское свидетельство СССР

У 1272599, кл. В 23 К 35/365, 1985. (54 ) СВАРОЧНЫЙ MATEP ÔË (57) Изобретение относится к сварке, а именно к сварочным материалам, и может быть использовано при сварке s углекислом газе высокопроч.; < сталей с пределом текучести G 650 1П1а.

Цель изобретения — стабилизация механических свойств и повышение сопротивляемости сварных соединений образованию холодных трещин, а также повышение производительности. Сварочный материал состоит из легированного стального сердечника и многослойного покрытия. Покрытие выполнено в виде попарно чередующихся слоев, из которых внутренний слой состоит из РЗМ или их сплавов, содержащих не менее

207. РЗМ, а наружный — из никеля или

его сплавов, содержащих не менее

557 РЗМ. При этом общее количество

РЗМ в покрытии составляет 0,1-1,5Х от массы проволоки, а общее количество никеля 0,2-3,5Р от массы проволоки. Равномерное распределение РЗМ по длине проволоки тонкими слоями, защищенными никелем от окисления, образование жаростойких интерметаллидов на границах между слоями ведет к стабильному измельчению структуры металла шва и, как следствие, к стойкости против трещинообразования.

2 табл.

1447619

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к сварочной проволоке для сварки ьысокопрочных сталей с пределом текучести 0

650 МПа.

Целью изобретения является стабилизация механических свойств высокопрочного металла шва и повышение сопротивляемости сварного соединения 10 образованию холодных трещин, а также повышение производительности процесса сварки.

Сущность изобретения заключается

-в том, что сварочный материал (прово- 15 лака) представляет собой легированный стальной сердечник и многослойное покрытие, состоящее из слоев

РМЗ и слоев никеля или его сплавов, содержащих не менее 55Х никеля. При этом суьжарное содержание РЗМ в покрытии составляет 0,1-1,5Е от веса сердечника с покрытием,,а суммарное содержание никеля в покрытии 0,2-3,5Х от веса сердечника с покрытием. 25

Стабилизация механических свойств металла шва и повышение его стойкости против образования холодных трешин обеспечивается за счет строго дозированного, равномерно распределен 30 ного о длине проволоки количества вводимых микролегирующих элементов.

Это может быть достигнуто путем испарения РЗМ при плавлении электронным лучом в вакууме и равномерного осаждения их на поверхность металлического сердечника. Нанесение поверх РЗМ слоя никеля или его сплавов предотврашает окисление РЗМ и обеспечивает высокую стойкость против кор-4О розни. Указанная технология позволяет получать напыленный слой весьма малой толшины, что дает возможность регулировать количество требуемых элементов в слое начиная с 0,001Ж от веса сердечника.

Повышение сопротивляемости сварного соединения образованию холодных трещин достигается за счет стабильно-, го измельчения первичной и вторичной структуры металла mea, Указанное измельчение первичной структуры обусловлено модифицируюшим действием интерметаллидов типа РЗМ

«111, обладающих высокой стойкостью против разложения при высоких температурах, и следовательно, попадающих в металл сварочной ванны в связанном состоянии. Такие интерметаллиды образуются на электроде по границе между РЗМ и Ni-содержащими слоями на участке, нагретом проходящим током. Являясь определенного рода инокуляторами, указанные интерметаллиды выступают в роли эффективных центров кристаллизации, способствуя из" мельчению и дезориентации первичной структуры металла шва, Как показали исследования, часть

РЗМ, не связанных в интерметаллиды (например, из-за кратковременности прохождения диффузионных процессов на межслойной границе), вступая во взаимодействие с имеющимися в расплане капли и.сварочной ванны кислородом и серой образуют сравнительно мелкие (1-3 мкм) сложные тугоплавкие оксисульфидные включения глобуляри" зованной формы. Такие включения оказывают тормозящее действие на процесс роста аустенитных зерен, Модифицированная таким образом зеренная структура характеризуется высокой степенью однородности, что также приводит к стабилизации при механических свойств металла и сопротивляемости сварного соединения образованию холодных трещин.

Применение чередующихся слоев дает возможность, с одной стороны, ускорить процесс образования интерметаллилов (эа счет увеличения числа переходных зон) и таким образом повысить модифицирующее действие такого покрытия. С другой стороны, это исключает отслаивание покрытия при сравнительно большой его толщине.

Наличие на поверхности стального сердечника РЗМ (элементов с высоким удельным электросопротивлением) обеспечивает повышение температуры вылета электрода за счет дополнительного выделения на вылете электрода тепла, что приводит к увеличению скорости плавления такого сварочного материала. Этому также может способствовать выделение теплоты в результате экзотермической реакции образования интерметаллидов. Всем этим и объясняется повышение производительности сварки.

IE р и м е р. Указанными в табл.1 проволоками 1,6 мм были сварены в углекислом газе стыковые соединения из высокопрочной стали марки 14Х2ГМР для определения механических свойств металла шва.

Т а б л и ц а 1

Содержа- Общее ние ни- количеУ Состав п/п сердечника, Ж

Содержа- Соде ржание нике- ние РЗМ

Содержание Р3М ство слоев ля в слое в проволоке . келя в в слое проволоке, Х

1 С 0,082

2 Si05

3 Мп 1,0

;4 Мо 0,25

5 Ti 0,08

2 0

0,6, 50

4,0

1,8

15

4,0

1,8

15

0,15

0,05

99,9

99,9

2,0

100

14476

Стойкость сварных соединений против образования холодных трещин оценивали при сверке проб "Теккен" из стали 14Х2ГМР3 =20 мм.

С о про тивляемо ст ь сварно го соединения образованию трещин оценивали по длине трещин, а также по величине минимальной температуры предварительного подогрева, при которой трещины не образуются.

3а критерий: стабильности механических свойств шва принят показатель, определяемый как отношение разности максимального и минимального значений свойства к его среднему значению (К ). За критерий производист тельности проце"са сварки был взят коэффициент наплавки при неизменной величине сварочного тока и напряжения 0 (I =260-280 А, U =26-28 В, d.э=1,6 мм).

Результаты исйытаний представлены в табл. 2. Там же для сравнения приведены результаты испытаний проволоки-прототипа. 25

Из табл. 1 и 2 видно, что с введением РЗМ и никеля в состав проволоки путем послойного их напыления на поверхность сердечника в предлагаемых пределах (варианты 1, 7, 8, 9, 30

1О ) повышается стабильность механических свойств металла шва и сопротивляемость сварног соединения образованию холодных ;рещин. Производительность сварки увеличивается на

25-40Х.

При содержании вводимых лементов в покрытии выше предлагаемы пределов и при этом если содержание РЗМ и никеля в слоях находится ниже заявля- 40 емых значений, происходит отслаива19

4 ние напыленного слоя как при перегибах проволоки, так и при прохождении ее через толкающие ролики и токопроводящий мундштук (варианты 2, 3) .

Это объясняется различной деформационной способностью напыленного. слоя и сердечника. Такое отслаивание приводит к еще большему разбросу получаемых значений механических свойств.

При содержании вводимых Р3М и никеля ниже установленных пределов (вариант 4), а также при отсутствии хотя бы одного иэ них (варианты 5, 6) не удается решить поставленную цель (см. табл. 2).

Фо рмул а и зо б ре те ни я

Сварочный материал, преимущественно проволока, для сварки в углекислом газе высокопрочных эакаливающихся сталей, содержащий стальной стержень с легирующими добавками никеля и редкоземельных металлов (РЗМ), отличающийся тем, что, с целью стабилизации механических свойств и повышения сопротивляемости сварных соединений образованию холодных трещин, а также повышения производительности процесса сварки, указанные добавки введены в виде многослойного покрытия с попарно чередующимися слоями, причем РЗМ введены во внутренние слои каждой пары в количестве не менее 20Х, а ниэкель в наружные слои в количестве не менее 55Х от массы слоя, при этом суммарное количество РЗМ взято в пределах 0,11,5Х, а никеля 0,2-3,5% от массы стержня с покрытием. ь

1447619

Продолжение табл.3 одериа- Общее ие ии- количееля в ство роволо- слоев ке, Х

6 Fe остальное 100

7 С 0,07 100

1,0

0,2

100

3,5

Мп 1,4

Мо 0,5

А10 15

1 е остальное

0,8

0,6

99,9

3 5

1,5

G,1 „ е,X 8,К„45 АЯ„ при 40

Дж/см аС, г/А.ч

Т п.п.;

13 5

19-21 9,8

20,.4

32-36

640-656 650 22-37

30,1

14,6

40-60,60

16-20 22

17,8

682-740 б9б

40-60 60

13,7

15-18 19

27-45

52

11ьб

19-24 25

20,2

26-30

27,8

510-562

11,8

20-40 40

12 5

637-658

25,9 0

12,4

25-32

30,6

18-22 20,2

19,8

622-690 б37

l6 3 60-70 40

16-20 12 0

17,2

15,2

27-32

30,6

689-730

11,2

15,6.

80-90 90

«14-17А5 21 6

j692

32-36

35,6

3,0

839

14,8

70-80 70

12,6

37-42

39,6

15,1

80-90 90

14 2-,17 2 18,2

16,4

32-34

33,3

25-29

26,1

12 ° 2

60-90 80

15-19 24 5

16,2

l5 3

676

8 Bi 0,55

Мп 1,35

Снароч- б ьИПа а

mN ual 8-21 15,3 30-34

19 ьб 32

15 6-18 2 15,3

16,9

Аиь Кс Втносительное протяжениее трещин Х

Таблица 2