Состав термитной смеси для сварки чугуна

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистических

Республик и1>747657 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 200678 (21) 2631889/25 (53)М. Кл.

В 23 К 23/00 с присоединением заявки Ио

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано1507.80. бюллетень Но26

Датаопубликованияописания 150780 . (53) УДК 62 1. 79 1. 0 46 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Е. И. Егоров и A. Г. Меркулов

Новосибирский инженерно-строительный институт им. В.В.Куйбышева (71) Заявитель (5 4 ) СОСТАВ ТЕРМИТНОЙ СМЕСИ ДЛЯ СВАРКИ ЧУГУНА

Изобретение относится к области термитной сварки, в частности к составам термитных смесей, используемых преимущественно для сварки чугунного литья.

В сварочном производстве широко известны термитные смеси, содержащие в качестве основы алюминий, железную окалину и стальной наполнитель (1) .

Из известных термитных смесей на- иболее близок к данному составу термитный порошок для сварки чугунов (21, содержащий следующие кОмпоненты, 15 вес%:

Алюминий 65-75

Железная окалина 15-25

Графит 7-15

Недостатком этого состава является то, что при сварке и заварке дефектов литья из легированных чугунов, например, легированных хромом и никелем, наплавленный им металл не содержит легирующих элементов и резко от- 25 личается по химическому составу, структуре, износостойкости, жаростойкости, корроэионной стойкости и механическим свойствам от основного металла.

Это снижает надежность работы сварных швов отливок в процессе эксплуатации.

Заметим, что и другие известные термитные смеси, в том числе и содержащие в качестве легирующих добавок ферросплавы, оказываются в этом отношении недостаточно эффективными..

Во-первых, введение в термитную смесь таких добавок как феррохром, никель гранулированный и т.д. снижает содержание в ней активных компонентов (алюминия и железной окалины) и соответственно тепловой эффект термитной реакции. Во-вторых, на плавление этих тугоплавких добавок расходуется значительная часть тепла, образующегося при термитной реаК ции, что вызывает возможность появ ления в наплавленном металле непроваров, волчков, местных рыхлостей, химической неоднородности и других дефектов. К тому же в процессе сварки наблюдается частичное окисление, угар и переход в шлак указанных легирующих элеметнов, иэ-за чего содержание их в наплавленном металле обычно уменьшается.

В связи с тем, что в термитных смесях известных составов отсутству747657

20-26

4-8

0,8-4,0

2 — 14

2 — 15

Известная

350 пластинчатый

7,8-15 нет нет

7 ) 7

10,6

Смесь А 1,09

Смесь В 1,12

Смесь С 1,05

8,5 шаровидный шаровидный шаровидный

827

1,2

793

5,9 ют модифицирующие и ремодифицирующие добавки, различие по структуре и свойствам между наплавленным и основным металлом получается особенно велико при сварке модифицированных серых чугунов (МСЧ) и нысокопрочных чугунов с шаровидным графитом (ЧШГ) .

Нередко наблюдаются случаи отбела наплавленного металла и присутствие в структуре цементитных включений при сварке отливок иэ серого чугуна МСЧ, образование цементита, пластинчатого и смешанного графита вместо шаровидного графита при сварке отливок иэ высокопрочного чугуна ЧШГ.

В ряде случаев затрудняется механическая обработка сварных швов после сварки, а также в сварных швах и околошовной зоне могут возникать напряжения и трещины.

Цель изобретения — улучшение физико-механических свойств металла шва и одновременно повышение теплообразования в процессе сварки.

Для достижения указанной цели в термитную смесь известного состаьа, содержащую алюминий, железную окалину, графит, дополнительно вводят окись хрома, окись никеля, криолит, компонент, выбранный из группы: це— рий, торий и лантан, магний-кальцийжЕлеэо-кремниевую лигатуру. При этом содержание всех укаэанных ингредиентОв должно быть в следующих соотношениях, вес.Ъ:

Как видно из таблицы, термитная смефь известного состава может применяться только при снарке нелегированных и немодифициронанных чугунов.

Введение в предложенные термитные смеси окиси хрома и окиси никеля не только увеличивают их кислород- ф() ный баланс и повышение теплообразования, но и обеспечивает легирование термитного металла хромом и никелем при их, восстановлении иэ окислов по соответствующим экэотермическим реак

Алюминий

Графит

Криолит

Окись хрома

Окись никеля

Магний-кальций к-леэо-кремниевая 0,7-3>5 лигатура

Компонент, выбранный иэ группы: церий, торий, лантан 0„05-0,1

Железная окалина Остальное

Пример. Для сравнен: я с тер митным порошком известного состава были изготовлены три термитные смеси: смеси А и В с граничным содержанием компонентов и смесь С промежуточного состава, близкого к оптималь ному .

Состав смеси А, вес. Ъ: алюминий20, графит-8, криолит-4, окись хрома14, окись никеля-15, магний-кальцийжелезо-кремниевая лигатура-3,5, церий-0,1 и железная окалина-35,4, Состав смеси В, вес.Ъ:алюминий-26, графит-4, криолит-0,8, окись хрома-2, окись никеля-2, магний-кальций-железо-кремниевая лигатура-0,7,церий-0,05 и железная окалина-64,45.

Состав смеси С, вес.Ъ: алюминий-23, I графит-б, криолит-2, 4, окись хрома-8, окись никеля-8,5, магйий-кальций-железо-кремниевая лигатура-2,1,. церий0,075 и железная окалина-49,025.

В таблице даны характеристики из— вестной и указанных смесей. циям с алюминием, т.е. без применения ферросплавов. При этом, изменяя содержание окислов хрома л окислов никеля и соотношение между ними н смеси, можно регулировать концентрации хрома и никеля н напланленном металле.

При использовании смеси В суммарное содержание хрома и никеля н наплавленном металле невелико (2,6%),. что указывает на целесообразность ее применения для сварки чугунов повы747657

Формула изобретения

Составитель Н. Козловская

Редактор П. Макаревич Техред Н Вабурка

Корректор Г.Назарова

Подписное

Заказ 4308/5 Тираж 1160

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 шенной прочности СЧ-24-44, СЧ-28-48 и некоторых жаростойких чугунов (например, отливки форм для литья, реторты, цементационные горшки и т.д.)

Смесь A обеспечивает самое высокое суммарное содержание в наплавленном металле хрома и никеля (19,1В) и прйгодна главным образом при сварке от ливок из высоколегированных коррозионностойких чугунов, например, литья для химического машиностроения. При сварке(() чугунов с низким и средним содержанием хрома и никеля в состав A следует дополнительно вводить железную обсечкуе

Смесь С на> более универсальна и име-5 ет лучший маркировочный коэффициент.

Она может быть рекомендована для сварки широкой номенклатуры отливок иэ ниэколегированного и среднелегированного чугунов.

Из таблицы видно, что по величине теплообразования оптимальной является смесь В.

Большим преимуществом данной термитной смеси по сравнению с известной, является то, что она может применяться при сварке высокопрочных чугунов с шаровидной формой графита. При этом в качестве модификатора в смесь вводят О лигатуру, содержащую 6Ъ магния, 30

57Ъ кремния, 22% кальция и 15Ъ железа. Использбвание модификатора в виде лигатуры по сравнению с введением в смесь отдельных модифицирующих добавок магния, ферросицилия, силикокальЗ ция и т.д. обеспечивает более равномерное усвоение модификатора по объему наплавленного металла и повышает эффект сфероидиэ ации графита.

Кроме того,для устранения влияния демодифицирующих факторов (избытка магния, алюминия, серы и др.) в смесь вводят компонент выбранный иэ груп- пы: церий, торий, лантан в количестве

0,05-0,1%.

Существенньм является также то, что цанная термитная смесь обеспечивает снижение затрат-, связанных со сваркой,поскольку легирование наплавленного металла хромом и никелем достигается без включения в состав ферро-. сплавов.

Состав термитной смеси для сварки чугуна, содержащий алюминий, графит и железную окалину,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения физико-механических свойств металла шва, он дополнительно содержит криолит, окись хрома, окись никеля, компонент, выбранный из группы; церий, торий и лантан, магний-кальций-железо-кремниевую лигатуру, при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Алюминий 20-26

Графит 4-8

Криолит 0,8-4

Окись хрома "2-14

Окись никеля 2-15

Компонент, выбранный из группы: церий, торий и лантан 0,05-0,1

Магний-кальций-железокремниевая лигатура, 0,7-3,5

Железная окалина Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Науменко В . С. Термитная сварка рельсов, M., Иэд. литературы по строительству, 1969, 66-8.

2. Авторское свидетельство СССР

9 508362, кл. В 23 К 23/00, 1973 (прототип) .