Состав электродной проволоки

 

Изобретение относится к свароч- HOtjy производству, а именно к материалам , применяемым при сварке конструк1щй, работающих при низких температурах. Цель изобретения - повьппение циклической трещиностойкости и конструктивной прочности сварного соединения при температурах до -60 С. Это достигается тем, что в состав сварочной проволоки, содержащий, мас.%: 0,02-0,06 углерода; 0,10-0,25 марганца; 0,10-0,25 кремния; 0,15;- ; 0,45 хрома; 0,90-2,40 никеля; 0,05- 0,30 молибдена; 0,010-0,015 серы; , 0,016-0,020 фосфора; 0,30-0,80 меди; остальное - железо, дополнительно вводится мас.%: 0,005-0,02 ниобия; 0,02-0,06 церия; 0,02-0,06 циркония; 0,02-0,06 алюминия, при этом отношение суммы циркония и церия к алюминию- 2, а отношение суммы никеля и меди к сумме 10% серы и 10% фосфора равно 4,5-9,5. Ниобий в количествах 0,005-0,02, образуя мелкодисперсные карбиды, измельчают зерно. Церий, цирконий, алюминий введены как рафинирующие и модифицирующие элементы. Отношение суммы церия и циркония к алюминию 2 обеспечивает переход - от структуры пластинчатого перлита к мелкозернистому, что повьшает циклическую трещиностойкость и конструктивную прочность при низких темпера- -турах. При соотношении суммы никеля и меди к сумме 10% серы и 10% фосфора равном 4,5-9,5, циклическая трещиностойкость удовлетворяет условиям эксплуатации сварного соединения при отрицательных температурах за счет процесса дисперсионного трердения. 2 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1426731 А 1 (д11 4 В 23 К 35/30, С 22 С 38/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 4214060/40-27 (22) 05.01 ° 87 (46) 30 ° 09.88. Бюл. В 36 (72) З.М,Баркан, Б.Л.Белкин, В.Т,Бросалин, P.Ä.Áóëàíîâ»

Н,И.Золотухин, Т.А.Калетина и И.Е.Косматенко (53) 621.791.042.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 446377, кл.. В 23 К 35/30, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 457566, кл. В 23 К 35/30, 1970. (54) СОСТАВ ЗЛЕКТРОДНОЙ ПРОВОЛОКИ (57) Изобретение относится к сварочному производству, а именно к материалам, применяемым при сварке конструкций, работающих при низких температурах. Цель изобретения — повьппение циклической трещиностойкости и конструктивной прочности сварного о соединения при температурах до -60 С.

Зто достигается тем, что в состав сварочной проволоки, содержащий, мас.X: 0,02-0,06 углерода; 0,10-0,25 марганца; 0 10-0 25 кремния; 0 150,45 хрома; 0,90-2,40 никеля; 0,050»30 молибдена; 0,010-0 015 серы;

0 016-0,020 фосфора; 0,30-0,80 меди; остальное — железо, дополнительно вводится мас.Х: 0,005-0,02 ниобия;

0,02-0,06 церия; 0,02-0,06 цирконня;

0,02-0,06 алюминия, при этом отношение суммы циркония и церия к алюминию 2, а отношение суммы никеля и меди к сумме 10Х серы и 10Х фосфора равно 4,5-9,5. Ниобий в количествах 0,005-0,02, образуя мелкодисперс" ные карбиды, измельчают зерно. Церий, цирконий, алюминий введены как рафинирующие и модифицирующие элементы.

Отношение суммы церия и цирконня к алюминию < 2 обеспечивает переход от структуры пластинчатого перлита к мелкозернистому, что повышает циклическую трещиностойкость и конструктивную прочность при низких темпера.турах, При соотношении суммы никеля и меди к сумме 10Х серы и 1ОХ фосфора равном 4,5-9,5, циклическая трещиностойкость удовлетворяет условиям эксплуатации сварного соединения при отрицательных температурах за счет процесса дисперсионного трердения. 2 табл.

1426731

Изобретение относится к сварочному:. производству, а именно к материа-! лак, применяемым при сварке конструкций судов различного назначения и конструкций машиностроения, работающих при низких температурах, и может быть использовано н других отраслях промышленности, связанных со сваркой углеродистых и низколегиро- 10 ванных сталей.

Целью изобретения является повышение циклической трещиностойкости и конструктивной прочности сварного соединения при температурах до 15

60 С.

Ниобий, образуя мелкодисперсные карбиды, при содержании ниже

0,02 мас.% благотворно влияет на структуру стали — измельчается зерно ° 20

Более высокое содержание ниобия приводит к охрупчиванию металла шва.

Церий„ цирконий, алюминий введены в состав как рафинирующие и модифицирующие элементы. Определенное отноше- 25 ние суммы церия и циркония к алюминию обеспечивает максимальное измельчение зерен и очищение металла шва от кислорода, азота и водорода. В целом при переходе от структуры пластинчатого 30 перлита к мелкозернистому циклическая трещиностойкость повышается н 3"5 раз, конструктивная прочность также повышается. .Нарушение этого соотношения приво- дит к увеличению размеров зерен, меньшей чистоте по окислам, т.е. кристал.лическая решетка менее плотноупакованная.

Медь и никель образуют с железом твердый раствор.

11рименйние электрошлакового переплава снижает в электродной пронолоке содержание серы до 0,015 мас,% и ниже, Фосфора — до 0,016-0,020 мас.%,45 уменьшает количество неметаллических включений и газов, что также несколько повьппает конструктивную прочность сварного соединения, эксплуатируемого при низких температурах и при циклических нагрузках.

Установлено, что при соотношении никель + медь

10% сера + 10% фосфор в процессе дисперсионного твердения и при высокой чистоте стали по сере и Фосфору циклическая трещиностойкость удовлетворяет условиям эксплуатации сварного соединения при отрицательных температурах..В процессе циклических нагрузок трещина 1!Задерживается" и надо прилагать большие усилия, чтобы она распространилась дальше. Нарушение этого соотношения снижает циклическую трещиностойкость и конструктивную прочность в целом.

При отношении элементов меньше

4,5 практически отсутствует дисперсионное тнердение, падает прочность, пластичность невысока. При отношении элементов больше 9,5 процесс дисперсионного твердения усиленный, прочностные характеристики более высокие, однако пластичность невысока и трещиностойкость падает.

11овышенное содержание углерода (выше 0,06 мас.%) в стали приводит к монотонному снижению вязкости разрушения и циклической трещиностойкос-. ти. Это обусловлено рядом причин, среди них: повышенное содержание углерода в мартенсите, увеличение объемной доли механически нестабильного остаточного аустенита, способного при нагружении претерпевать аллотролическое — о4 превращение.

Снижение содержания углерода (ниже 0,02 мас.%} приводит к резкому удорожанию такой стали из-за металлургических трудностей ее изготовления.

Молибден в данном диапазоне леги" роения повьппает отпускоустойчивость стали и в целом конструктивную прочность (например, высокий отпуск для . снятия остаточных напряжений). Повьппение содержания молибдена ньппе

0,3 мас.% упрочняет проволоку и резко повьппает ее стоимость.

Выплавку стали для электродной проволоки производили в печах с массой слитка 100 кг. Полученные слитки подвергали электрошлаковому переплаву в электрошлаковык печах. Сварку производили на автомате АДС-1000-2 и ручными электродами с фтористо-кальциевым покрытием. В качестве основного материала использовали пластины из стали 10ХСНД, 15ГБ, 10ГНБ. При автоматической снарке использовали флюс 480Ф-6.

Наплавку вручную на пластинах производили при следующих режимах: сп= 180 A> U 25 В, Чс 10 м/ч а на автомате ADC-1000-2 при 1

550 А, U = 34 В, V, = 20 м/ч.

3 1426731 4.

Топлива °

2>в>ичасинй состав сварочной проволоки

Содараинна влаиантов > йас Й

Состав

S1 Ип Сс 81 Но Сн Nb Cl Kr hl S P Pe

0,90 0 05

0,005 0,02

0,02 0,810 0,016

98 089

96,221

0>02 о,зо,О,О2 О,1О O,ЗО О,15

1,90 0;18 0,60 . 0>015 0,035 О>029 0,038 0 014 0,018

П 0,04 0,20 0>42 0,29

0,80 0,02 0,06

III 0,06 0,25 0,60 0>45

O,О6 0,015 b>020 94 ° 905

0>04 0,013 0,019 . 95 71

0,06

240 030

2,15 0,22

IV 0,03. 0,23 0,34 0,44

V 0>06 0>24 0,59 0,30

0,О4

О,ОО8 О,О4

0,015 О,ОЗ

0,74

0 05 0,05 0>010 0,016

95,199

2,40 0,24 0 80

0005 005

97,53

0,06 0>015 0,020

Vt 0,02 0>25 0,35

O,О4 о. зо

О,90 О,ЗО

0,16

Испытания проводили в соответствии с ГОСТ 699Ь-66 тип.Х1 и ГОСТ

9454-78 при -60 С.

Анизотропия стали данного легиро5 вания и подвергнутой электрошлаковому переплаву сводится к минимальной величине (разброс до 10/), Примеры заполнения предлагаемой сварочной проволоки приведены в ,табл.1.

Характеристики циклической трещиностойкости и конструктивной прочности предлагаемой проволоки приведены в табл.2. 15

Таким образом, комплексное сочетание основных легирующих и микролегирующих элементов, рафинирование электродной проволоки за счет применения электрошлакового переплава 70 (снижение содержания серы, газов и неметаллических включений} позволяет получить плотноупакованный мелкозер" нистый перлит и феррит, что резко повышает циклическую трещиностой- 25 кость и вязкость разрушения, Формула изобретения

Состав электродной приволоки, содержащий углерод, кремний, марганец,, хром, никель, молибден, медь, серу, фосфор и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения цнк" лической трещиностойкости и конструктивной прочности сварного соединения о при температурах до -60 С, состав дополнительно содержит ниобий, церий, цирконий, алюминий при следующем соотношении компонентов, мас ° X:

Углерод 0,02-0,06

Кремний 0,)0-0,25

Марганец 0,30-0,60

Хром 0,15-0,45

Никель 0,90-2,40

Молибден О, 05-0, 30

Медь 0,30-0,80

Сера 0,010-0 015

Фосфор 0,016-0,020

Ниобий 0 005=0 02

Церий 0,02-0,06

Цирконий Ов02 Ов06

Алюминий 0,02-0,06

Железо Остальное при этом отношение суммы содержаний церия и циркония.к содержанию алюминия и 2, а отношение суммы никель и медь к сумме 10 серы и 10Х фосфора равно 4,5-9,5.

1426731

Таблица 2

Состав

Предел прочности, ИПа

Предел текучести, МПа

Цикличе ская трещиностойВязкость разруше" ния, мПа м кость при

-60 С, МПам

426

II 470

350

0,41

380

0,38

420

0135

0,32

450

0,22

510

360

0,32

3 5-4,0.Составитель Т.Арест

Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай

Редактор М.Келемеш

Заказ 4807/13

Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1.Ш 500 Ч 545 .

V 620

VI 440

Ударная вязкость ь при -60 С, мДж/м

6,0-10 0

5 0-7,0

4 ° О 6эО

3 5-4,0

2,5-3 5