Состав электродной проволоки
Изобретение относится к сварочным материалам, преимущественно для дуговой сварки в активных газах конструкций из легированных высокопрочных сталей, подвергаемых в процессе изготовления послесварочному высокому отпуску. Цель изобретения - стабилизация и повышение вязкости разрушения наплавленного металла шва и снижение степени его разупрочнения в результате высокого послесварочного отпуска. В состав электродной проволоки (ЭП) входят следующие компоненты, мас.%: C 0,04 - 0,14 SI 0,2 - 0,7 MN 0,6 - 1,8 CR 0,2 - 0,65 NI 2,1 - 3,4 MO 0,35 - 0,70 V 0,01 - 0,07 TI 0,01 - 0,15 AI 0,005 - 0,15 S 0,006 - 0,020 P 0,006 - 0,020 N 0,005 - 0,015 CA 0,02 - 0,08 FE остальное. Суммарное содержание V + TI + AL = 0,03 - 0,31 мас.%. Для получения металла шва (МШ) с пределом текучести σ<SB POS="POST">0,2</SB> = 700 - 750 МПа состав ЭП должен содержать NI в количестве 2,1 - 2,5%, а отношение 100-кратного содержания CKMN + NI(%) равно 1,9 - 3,8. Для получения МШ с пределом текучести σ<SB POS="POST">0,2</SB> = 750 - 800 МПа состав ЭП должен содержать NI в количестве 2,4 - 2,8%, а отношение 100-кратного содержания CKMN + NI(%) равно 0,95 - 2,8. Для получения МШ с σ<SB POS="POST">0,2</SB> = 800 - 850 МПа состав ЭП должен содержать NI в количестве 2,7 - 3,4%, а отношение 100-кратного содержания CKMN + NI(%) равно 0,9 - 2,6. Суммарное содержание V, TI и AL, равное 0,03 - 0,31%, позволяет снизить степень разупрочнения шва при высоком отпуске за счет дисперсионного твердения, обусловленного введением нитридных и карбонитридных фаз этих элементов по границам зерен. Строго определенное соотношение между C, MN и NI, а именно 100-кратное содержание CKMN + NI(%) равно 0,9 - 3,8 при содержании NI, равном 2,1 - 3,4%, позволяет обеспечить требуемый уровень вязкости отпущенного МШ при повышении его прочности от σ<SB POS="POST">0,2</SB> = 700 МПа до σ<SB POS="POST">0,2</SB> = 850 МПа. CA в количестве 0,02 - 0,08% способствует повышению вязкости разрушения отпущенного МШ под действием постоянной нагрузки и усиливает действие таких элементов как V, TI, AL. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H ABTGPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
721 ) 4 362511/31-2 7 (22) 12. 01.88 (46) 15. 12.89. Бюл. 46 (71) Институт электросварки им. Е.О. Патона (72) В,Ф.Мусияченко, И.С.Мельник, Л.И.Миходуй, В.М.Кирьяков, С.Л.Жданов, В.Д.Позняков, А.К.Ющенко, В.Н.Никитин и О.И.Никольский (53) 621.791.042.2 (088.8) (56) Патент Англии И 1098834, кл. В 23 K 35/30, 03.06.65. (54) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОЙ ПРОВОЛОКИ (57) Изобретение относится к сварочным материалам, преимущественно для дуговой сварки в активных газах конструкций иэ легированных высокопрочных сталей, подвергаемых в процессе изготовления послесварочному высокому отпуску. Цель изобретения стабилизация и повышение вязкости разрушения наплавленного металла шва и снижение степени его раэупрочнения в результате высокого послесварочного отпуска. В состав электродной проволоки (ЭП) входят следующие компоненты,мас.3:
С 0,04-0,14 Si О ° 2 Оэ7; Мп Оеб 1 э8;
Cr 0,2-0,65; Ni 2,1-3,4; Мо 0,35
0,70; Ч 0,01-0,07; Ti 0,01-0,15; А1
0,005-0,15; S 0,006-0,020; Р 0,0060,020; N 0,005-0,015; Са 0,02-0,08;
Fe остальное. Суммарное содержание
V + Ti + Al 0,03-0,31 мас.ь. Для
„„SU„„ 162ß Ä A 1 (su 4 В 23 К 35/30, С 22 С 38/50
2 получения металла шва (Й11) с пределом текучести б 0, = 700-750 МПа состав
ЭП должен содержать Ni в количестве
2,1-2,54, а отношение 100-кратного содержания С к .1п+ Ni (X) равно 1,93,8. Для получения МШ с пределом текучести 60, — †7-800 МПа состав ЭП должен содержать Ni в количестве 2,4-2,8Ф,а отношение 100-кратного содержания С к Мп + Ni(X) равно
0,95-2,8. Цля получения МШ с 6
= 800-850 МПа состав ЭП должен содержать Ni в количестве 2, 7-3,4ь, а отношение 100-кратного содержания С к Мп + Л1(Е) равно 0,9-2,6. Суммарное содержание Ч, Ti u Al равное C
0,03-0,313, позволяет снизить степень раэупрочнения шва при высоком отпуске 3п счет дисперсионного твердения, обусловленного введением нит- С ридных и карбонитридных фаз этих элементов по границам зерен..Строго определенное соотношение между С, Мп и Ni, а именно 100-кратное содержание С к Мп + Ni(X) равно 0,9-3,8 при содержании Ni равном 2,1-3,4Ф, позволяет обеспечить треб .емый уровень вязкости отпущенного Мш при повышении
его прочности от 6 0,q = 700 МПа до бо,, = 850 МПа. Са в количестве 0,020,084 способствует повышению вязкости разрушения отпущенного MIJ под действие : постоянной нагрузки и усиливает действие таких элементов как Ч, Ti, Al. 3 э.а.ф-лы, 2 табл.
1528632
Изобретение относится к сварочным материалам, преимущественно для дуговой сварки в активных газах конструкций из легированных высокопрочных сталей, подвергаемых в процессе изготовления послесварочному высокому отпуску.
Цель изобретения - стабилизация и повышение вязкости разрушения наплавленного металла шва и снижение степени егО разупрочнения s результате высокого послесварочного отпуска.
Соблюдение условно суммарного содержания карбидообразующих элементов ванадия, титана и алюминия в составе сварочной проволоки в пределах 0,030,314 позволяет даже при сварке в сильно окислительных защитных средах снизить степень разупрочнения шва при 20 высоком отпуске за счет дисперсионного твердения, обусловленного выделе- нием нитридных и карбонитридных фаз этих элементов по границам зерен °
При суммарном содержании в прово- 25 локах ванадия, титана и алюминия ниже указанных пределов, а их отдельное содержание при этом находится в пределах рецептуры состава, наблюдается существенное разупрочнение наплавлен- ЗО ного металла в результате высокого отпуска. В случае превышения у,<азанно-, предела по суммарному содержан.1ю ванадия, титана и алюминия имеет место снижение хладостойкости отпуценн э наплавленного металла, что связано с повышенной его загрязненностью выделившимися частицами нитридов и карбонитридов этих элементов.
Снижение вязких свойств металла шва s результате высокого отпуска
40 вследствие дисперсионного твердения восполняется правильным выбором соотношения между содержанием углерода, марганца и никеля в проволоке в зави- 4. симости от требуемого уровня прочности металла шва.
Для комплекснолегированного шва системы С-Cr"Mn-Ni-Мо простое повышение содержания никеля в нем не поз- >О воляет компенсировать частичное падение вязкости, обусловленное у прочнением дисперсными частицами натридов и карбонитридов.
Для обеспечения требуемого ровня вязкости отпущенного металла шва при повышении его прочности от бо, =
700 МПа до бод = 850 Mila, необходимо соблюдение строго определенных соотношений между содержанием углерода, марганца и никеля в проволоке, а именно отношение стократного содержания углерода к суммарному содержанию марганца и никеля должно быть равно
0,9-3,8. Причем для получения металла шва с пределом текучести бод = 700"
750 МПа состав электродной проволоки дслжен содержать никель в количестве
2,1-2,54 при отношении стократного содержания углерода к суммарному содержанию марганца и никеля, равному
1,9-3,8 для получения металла шва с б од = 750-800 МПа; содержание никеля в проволоке должно быть равно 2,42,84 при указанном соотношении углерода, марганца и никеля, равном 0,952,8, а для получения металла шва с
6 p,q = 800-850 МПа содержание никеля равно 2,7-3,43 при соотношении углерода, марганца и никеля, равном 0,9-2,6 °
° При значениях выявленного соотношения углерода марганца и никеля ниже
0,9 прочностные показатели металла швов данной композиции находятся ниже. установленных требований (ниже 800 МПа) .
Если укаэанное соотношение больше
3,8, то наблюдается превышение прочностных свойств отпущенного металла шва более 750 МПа при существенном снижении показателей вязкости разрушения в условиях статической усталости (величина критического раскрытия трещины снижается до 0,04-0,05 мм).
Дополнительным фактором, способствующим повышению вязкости разрушения отпущенного металла шва под действи ем постоянной нагрузки, является микролегирование проволоки кальцием в количестве 0,02-0,083, что объясняется более высокой степенью раскисленности шва и уменьшением отрицательного влияния серы и фосфора в нем в виде неметаллических включений на показатели статической усталости. Кроме того, кальций в данной композиции усиливает действие таких элементов, как V, Ti, Al. Примеры выполнения предлагаемой электродной проволоки представлены в табл..1.
Оценку механических свойств металла шва производят, как в состоянии после сварки, так и после высокого отпуска (режим отпуска: TC = 620ОС, = 4 ч). При этом наряду с испытаниями металла шва на ударный изгиб на образцах с надрезом по Иарпи, производится оценка величины критическо5 15286 го раскрытия трещины 8, при статическом трехточечном изгибе с одновременным определением температуры перехода металла шва в хрупкое состояние из усл вия обеспечения 50ь-ной
5 волокнистой составляющей в изломе.
Результаты испытаний представлены в табл. 2.
Из результатов испытаний видно, что при содержании элеме-тов в проволоке ниже предлагаемых пределов не обеспечивается требуемый уровень прочности металла шва, имеет место существенное его разупрочнение в ре- 15 зультате отпуска. В то же время при содержании элементов в проволоке выше предлагаемых пределов шов приобретает черезмерно высокую прочность при недопустимо низких значениях вязкос- 20 ти, как в состоянии после сварки, так и после высокого отпуска.
На основании этого можно сделать вывод, что предлагаемая проволока позволяет стабилизировать и повысить 25 показатели вязкости разрушения металла шва при статическом нагружении, а также снизить степень его разупрочнения после высокого послесварочного отпуска сварных соединений из высоко- 30 прочных легированных сталей.
Применение предлагаемой проволоки
Ф в производстве тяжелонагруженных машин и механизмов позволяет улучшить качество сварных соединений и повысить эксплуатационную надежность
35 сварных конструкций, работающих в условиях низких климатических температур.
Формула и зобрет ения
1. Состав электродной проволоки преимущественно для сварки высокопрочных легированных сталей в актив- 45 ных защитных газах, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, титан, алюминий, серу, фосфор, азот, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью стабили32
О эации и повышения вязкости разрушения наплавленного металла шва и снижения степени его разупрочнения в результате высокого послесварочного отпуска, состав дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.Ф:
Углерод 0,04-0,14
Кремний 0,2-0,7
Марганец 0,6-1,8
Хром 0,2-0,65
Никель 2,1-3,4
Молибден 0,35-0,70
Ванадий 0,01-0,07
Титан 0,01-0,15
Алюминий 0,005-0,15
Кальций 0,02-0,08
Сера 0,006-0,020
Фосфор 0,006-0,020
Азот 0,005-0,015
Железо Остальное при этом суммарное содержание ванадия, титана и алюминия должно быть в пределах 0,03-0,31 мас.ь.
2. Состав по п ° 1, отличаюшийся тем, что, с целью получения металла шва с пределом текучести
700-750 МПа, состав содержит никель в количестве 2,1.-2,5ь, а отношение стократного содержания углерода к суммарному содержанию марганца и никеля равно 1,9 — 3,8.
3. Состав по и. 1. о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью получения металла шва с пределом текучести 750800 МПа, он содержит никель в количестве 2,4-2,8ь, а отношение стократного содержания углерода к суммарному содержанию марганца и никеля равно
0,95-2,8.
4. Состав по и. 1, отличаюшийся тем, что, с целью получения металла шва с пределом текучести
800-850 МПа, он содержит никель в количестве 2,7-3,4ь, а отношение стократного содержания углерода к суммарному содержанию марганца и никеля равно 0,9-2,6.
1528632
4
1 С! R
1 I
1 1 +
1 e!
1- C:
ОI X
1 л ! а л
1 I1 О
I О
1 GI
1 (т в — — — -
Ch сс) сЧ 00 0 свЪ И 0 С Ъ Ф OO
О И О с Ъ И О а в л в л а
И РЪ СЧ - б (РЪ ОЪ Ch ОЪ Ch Ch
Ch - 0
N O 1 И
Л GQ lrl Ch а в л с Ъ 1 Ф
ОЪ Ch ОЪ О
ИОЪСО Ch сч О сО И
О И Л 0
a ° а а
И св) ОЪ ЯЪ ОЪ Ch
СвЪ С"Ъ С Ъ
ОЪ - -Ф
О0 сч Ю в в л О Ф
Ch Ch Ch
1
1 !
1
1
I 9
1
I
1 63
1 O
Фсо 1
-ОО
° в а
О О О
Л
И 0 И - 0 О
ОО - - -О а л в а в е
ОООООО
1
1 !
1
1 л
1
Г 3
СвЪ
О
OQ
- О в в
О О
И
O И N ЛЪ CQ Ch СО OO
ОО -ОООО л л в а е л в е
ÎÎÎÎÎÎÎÎ л
О I
Л
О е
-с! 0 100
ОООО л а л в л а
ОООООО
I
1 ! )
СЧ
И
ОО -О а в е л
ОООО
I О ф, 1
И О
О
I !
I О
СЧ !
Р 1 л
1
1 в4
1
1
1
I 0 —
I
3
1."Ъ Q сЪ Ю в л
G о Ъ
Ю
О л а Л сч
° в
1
1 И I
1 I !
1Y iX 1
Ф О О
С Z (О X
С Ъ Са О Y
ОаСО
Ъ И ОЛ
I!
1!
1
Щ 1
1 !
1 С
1О
CO 1
) I- 1
1
1
I
1
1
1
1
1
1
1
I
1
1
1
1
I
1 !
1
1 ! !
1
1
1
1
I
I
I
1
1
IO
E л
Э
Х
О
С
IO
О а
)X
О
Z (О а
1Y
С с )
О
IZ
Ф
Э
0Ъ
Ф
Z
Щ
% а
Э
ct
О э
Q о Ъ И Св) OQ 1
О И ОЪ СЧ СО 0 СО СЧ аЪ 0 И СЪ ОЪ 0 И И I в л в л л в в в л в л в в в л л
С M СЪ СЧ СЧ O СЧ СЧ O СЧ СЧ 1
Q И ОЪ 1
С!Ъ Ch И СО Св! О И N О И < СЧ < l
О О СЧ С! СЧ СЧ СЧ вЂ” O СЧ вЂ” W СЧ C О С Ъ в в в л е в в в в в в л л е в а
О О О О О О О 0 О О Q О О О О О О
N Q О о1 СЧ О N OQ И M О N О OQ О
О - - - - -ОO - - - - NO
О О О С О О О О О О О О О О О О О в в л в а в в а в а а в л a a е а
О О О О О О О О Q O О О О O O О О
ИСЧС ЪKChОСЧGOОN-И-00СвЪО
О ОО -Осч - сч
О О О С О О О О О О О О О О О О О в в л a a л a a a л л а л л в в в
O G O C O O O O O Q O Q O O O G G
ИОO О О С!ЪС>ЛЛGOСООСЧ
О---счсО--ОООΠ— О-с ъО 0 О О Q С90 Q Q О О О Q О Q О О л в a a в л a a в в в в a a в a a
О G О О О О О О О О О О О О О О О
О
10 10 СО ОЪ Со И W N У Л ЪО О \ С
О О О О О O О О О О 0 О О О а в л a a а в в а в а в л а
О О О О O О О О О О О О О О
И
0счchchсчлл сч
O ОO -ОOC в л в а л л a a в
I QOQOOOOOO
И
О .с и с т 0 с ъ - 0 сч
OOOOOOOGOOOO а л в л а в а л a a a a
OOOOOOOOOOOO
ИО -И И Л И И N Ch о Ъ о\ о Ъ 0 И С Ъ Ф И 1 И 2 GO свЪ л а в в в а е в а в ° а в а в
О О О О О О О О О О О О О О О ф сЧ
O-Св1 ИNИ <СОO NСО1 DN ОС Ъ л а л в е в в е в е в в а а л е
N N N СЧ N N С 4 4 W л4 С 4 N С Ъ Са\ С"Ъ N
O И О O И оЪ оЪ О И О И О в О Т свЪ ОЪ б" Св! СЧ И 0 W И 0 СвЪ Ф в л а а л в а л л в а л а. а л
OOQOOОO-OОООOOООО
О И - И о\
СО СЧ ОЪ OQ (! О Л О Ch е в л е л а е а л — ОО-О-О
И О И О 0 И О И - оЪ И СЧ Л И I
ЛОЪО ЪИ WСЧИС ЪСЧ ОСО С Ъ! в в л л в л л л а л л л в ° а л л
O0 O O О О О О О О Q O O О О OO
И с 4 И
СЧ N Л N Св! Ch Ch И N D O Ch i0 И 0 ъО
О -О - ООООО -ОQО - -О в л л а в в в в а в в е а в а л а
О О О О О О О О О О О О О О О О О
9 дР
> О 1 о
1 1
1 I 1
? 1 I 1
Ес> I
О 1 00!
a!!ф с
>ГС1
Я 1 I 1 I щ се! а < Cits
C4D е — — —-? дЕ 1
Q 1 1
C 1 1
Э CI 1 1
«О
О ? >-0 !
CL
Щ
Ф
О
Э с
О о
X
Z
К о
>О о
О
1
> о а
IЫ
Э с
I о а х
С Y о
»х с о о
Йс, Z Ф
CQ
О с
Iо о
I о
Y о
О
23
Ф
Э с
О о
S
Z
К о
IО о
1 1
1 I
I 1 и х 1 с
1 I
1 1
1 1 1
1 1 1 ! 1 CD 1 л I
1 1 1 1
1 1 1
1 (е> 1 1
1 XI 1
1 О> Ю 1
1 a> 1
1 %1 1 1
1 >:3! 1
1 е4 I
1 )1 1
1 01 О 1
:С! ГЧ
1 +
I I I в 1
I N CQ I
1 1
1 О Е 1
1 I
ГО
1 I
1 1 а 1
1 I
I х() 1
0 > 1
1 1 (1 1
1 L> 1
>СО Z
1 I
1 1
1 1
1 1 I
1 1 I
1 1 I
I 1 О >
> 1 Л
I 1 I 1
1 I 1
I l l
I 1 1
1 <Ч I 1
1 Z 1 CD I
1 О 3
1 1 1 1
1 36 1 1
cf.
I 1 1 в 1
1 ) 1 1
1 О 1 О 1
1 Y 1 N I
1 I
1 1 1
l l
1 1
1 I
1 1
N >>> 1
1 1
1 О 1
1
1
I
I
1
I
1528632
>О о
Ю
C>I
>0
cl
10 о
Э
Z
CI о
I»
L> о
Х
CL х
Ф о
cZ
)(Э а
Э
Э
Э
)Д
X
1g
I2>
О
2l
IIQ
Iс л
>II а
2l
Э
Ф а
Iа
С13
?
Э
Cf О
Эо
Ф
X а х
С: I—
LA СО 00 1
«-з а w со со — а о л а О л сп
Г4 a a a a «a a a a в a aN
Лфф Мео Лфoo Лъо Лме- 1
1
1
О О О О LA LA LA Л О О а О О а О О 1 аа-: LA мм м ммО а
1 1 I 1 1 > (I 1 1 1 1 I I + 1 I 1
1 О а ГЧ М Г 4 — CD e- N — Ch L0 ЪО Сп М а -.3. 1
О О О О О е — О 1
a ° «е ° в ««а в ° в ° в в
ООООООООООООООООО I
1
00 0 LACOL0 0 МW ЛСО О ОСОL0 N О 1 а с > е- a »- е- Л
1
O CO L0 Cn N O N R C0 O R CO N Ca C O iO I
МN ГЧ N ММNNN МNNNN е-е 1
1
>Л I
О LA 10 О >е4 Со О О К) СО О 1О 00 а LA 1
С>1 00 сО сО 1- Л 0 0 а О >Л LA -4 00 - 1
CD 1 а О О LA О О LA LA О О а а а O N О >Л 1
cn cn О м а а со w в o o cn m а О л о а о ллллl лl с000лсО00 - оw 1
1
N LA O O О О О а а а О N.N O а а О 1
NNNL0 аа .й 3. Ф м - NN 1
1 1 I 1 1 I 1 I 1 1 I 1 l 1 I 1 1 I
LA I
00ъО-0 а е N МамОф Caiе — С> ЛъО I
° е ° е»е — е »-ОООО О I в в a a a a a в в a a в a a a a
ООООООООООООООООО>
1
О а >е4 е.о е,о >Ч СО CD Co 3 ео ф е — CO М I
МNNNNN NNNNNNN е — N в- 1
I
Л 0 М 00 О СО Сп >Ч 0 N «в CO 0 О CO LA Ch >
mmм< МN мммммmm <»- 1
I
CD 1
NOiО Г Се>iо LACOСО ГЧ аО СЧ O N I
-cncn00сОсОлл о о о о о оасла
1
О I
О аааО а>лааО О >лаалО О 1
c0 w L0 oo oo О Ф iо т л 3 О ф ъо cn I ъо Г Г.Г 00СО0000СО0000 ФCO Г.! 1
) I
1
О ° ГЧ М >ЛЯ Л 1
>Ч М Ф LA|0 Ca 00 Ое ° е — е — »» ° е — е е >
