Керамический флюс для сварки низколегированных сталей

 

Использование: в металлорежущих станках, в устройствах для обработки металлов. Сущность изобретения: с целью повышения ударнопластических свойств металла шва при отрицательных температурах при сварке сталей феррито-перлитного класса, флюс дополнительно содержит феррхром и никель при следующем соотношении компонентов, мас.%: гинозем 12-21, рутил 10-18, флюоритовый концентрат 12-19, маргенцевая руда 24-32, магнезит 1-5, ферромарганец 5-8, феррохром 4-9, никель 2-6.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ш4 В23К35362

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4052707/31-27 (22) 24.02.86 (46) 07.04.89. Бюл. № 13 (71) Ташкентский политехнический институт им. А. P. Бируни (72) М. А. Абралов, Я. А. Панченко, А. P. Бор и P. Т. Садь1ков (53) 621.791.04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 354964, к.. В 23 К 35/362, 03.05.71.

Авторское свидетельство СССР № 651927, кл. В 23 К 35/362, 21.08.77.

Авторское свидетельство .СССР № 832044, кл. В 23 К 35/362, 04.07.79, Авторское свидетельство СССР № 1107994, кл. В 23 К 35/362, 10.05.83.

Авторское свидетельство СССР № 323233, кл. В 23 К 35/362. 24.09.70.

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при автоматической и механизированной сварке преимущественно хладостойких низколегированных конструкционных сталей ферритно-перлитного класса.

Цель изобретения — создание состава керамического флюса, обеспечивающего повышение ударно-пластических свойств металла шва при отрицательных температурах.

Известно, что на дисперсность и строение перл гной фазы влияет наличие в аустените нер -творившихся карбидных включений, так h к не растворившиеся в аустените карбиды я;ляются готовыми центрами кристаллизации и способствуют образованию зернистого перлита. Термическое воздействие при сварке приводит к тому, что увеличивается растворение карбидов в аустените. Это вызывает рост зерна аустенита и благоприятствует более полной диффузии и выравниванию состава аустенита. В результате это„„SU„„1470485 А1 (54) (57) КЕРАМИЧЕСКИЙ ФЛЮС ДЛЯ

СВАРКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ, содержащий глинозем, рутил, флюоритовый концентрат, марганцевую руду, магнезит, ферромарганец, отличающийся тем, что, с целью повышения ударнопластических свойств металла шва при отрицательных температурах при сварке сталей феррито-перлитного класса, флюс дополнительно содержит феррохром и никель при следующем соотношении компонентов, мас.0 0:

Глинозем 12 — 21

Рутил 10 — 18

Флюоритовый концентрат 12 — 19

Марганцевая руда 24 — 32

Магнезит — 5

Ферромарганец 5 8

Феррохром 4 — 9

Никель 2 — 6

2 го уменьшается вероятность образования зернистого перлита, а это приводит к выделению пластинчатого перлита и, как следствие этого, понижению ударно-пластических свойств металла шва при отрицательных температурах.

Для предотвращения образования пластинчатого перлита сварные соединения подвергают термической обработке нормализации до 930 — 960 С, что приводит к измельчению структуры и повышению ударно-пластических свойств металла шва.

Экспериментально установлено, что присутствие в составе флюса феррохрома приводит к повышению ударно-пл а стичес ких свойств металла шва при >." 1цательных температурах. Механизм ll ë,. ël:. и тельного воздействия, вероятно, заключ;ц " 5l B образовании карбидов 1 группы (Cr-,С., Сг !C;), трудно растворимых в аустените::,!, å при высоком нагреве, что приводит к ..:,...ованию дополнительных центров кр . . иза1470485

Формирование валика

Компоненты, мас. 7

УдарСосная тав

Никель

Феррохром

ФерромаргаФлю— оритовый конМар- Кагган- незит

Гли— иозем шва вязкость тил при о

-70 С, Джl см нец цевая руда цент рат

28 Удовпетворительное

Хорошеp.

То же

34

6

4

7

9

7

3 ции и способствует образованию зернистого перлита.

Введение в состав флюса менее 4% феррохрома не повышает значений ударной вязкости металла шва. Это связано с тем, что часть феррохрома окисляется при прокалке флюса и выгорает в процессе сварки. Увеличение содержания феррохрома свыше 9%

IlpHB0RèT к снижению ударной вязкости из-за возникновения закалочных структур, Введение никеля обусловлено тем, что он лет пластичность феррита и снижает критическую температуру перехода металла шва в хрупкое состояние. Экспериментально установлено, что введение в состав флюса менее 2% никеля не оказывает заметного влияния на ударную вязкость металла шва, увеличение его содержания более 5% приводит к возмо>кности образования кристаллизационных треUIHH.

Введение ферромарганца обусловлено тем, что в процессе сварки происходит выгорание марганца из основного металла.

Обеднение металла шва марганцем снижает его прочностные характеристики. Экспериментально установлено, что введение ферромарганца ниже минимального уровня (5%) практически не повышает прочностных свойств металла шва, увеличение его содержания более 8% приводит к сильному упрочнспию феррита и, как следствие этого, пони>кение ударно-пластических свойств при отрицательных температурах.

Шлаковая основа ф!носа выбрана на базе высокоустойчивых окислов титана (в виде рутила), алioìèíèÿ (в виде глинозема) и магнита (в виде магнезита) . Перечисленные компоненты обладают сродством к кислороду на уровне или выше вводимых во флюс легирующих элементов (Cr, Xi, Мп). Слсдовательно, шлаковая основа на базе таких окислов способствует минимальному выгоранию вводимых легирующих элементов при

22 19 21 32 5 1

12. 18 19 24 5 7

21 10 18 32 4 5

16 15 19 29 4 6

21 18 1-" 32 1 8

8 6 19 34 7 9

10 20 14 21 1 12

4 сварке. В связи с тем, что окислы титана, алюминия, магния обладают высокой температурой плавления, го для ее снижения в шлаковую основу флюса введены флюоритовый концентрат и окись марганца в виде марганцевой руды.

Глинозем, рутил, флюоритовый концентрат марганцевая руда и магнезит в совокупности составляют шлаковую основу флюса и призваны способствовать хорошему

10 формированию валика шва и стабильному протеканию процесса сварки. Их процентное содержание и допустимая область разброса установлены методом математического планирования многофакторного эксперимента с учетом содержания остальных компонентов в указанных пределах. Параметром оптимизации служил комплексный показатель

«Сварочно-технологические свойства флюса», учитывающий формирование валика шва, отделимость шлаковой корки, наличие

20 внешних и внутренних дефектов в шве.

В результате было установлено, что области разброса процентного содержания перечисленных компонентов в составе, при котором сварочно-технологические свойства флюса находятся в допустимых пределах, составля25 ют %: глинозем 12 — 21, рутил 10 — 18, флюоритовый концентрат 12 — 19, марганцевая руда 24 — 32, магнезит 1 — 5.

На примерах конкретного исполнения установлено, что при содержании компонентов в указанных в составе пределах сварочно-технологические свойства флюса остаются на высоком уровне. Обеспечивается устойчивое и стабильное протекание процесса сварки. Шлаковая корка легко удаляется.

Влияние состава керамического флюса на ударно-пластические свойства металла шва при отрицательных температурах при сварке хладостойкой низколегирова иной конструкционной стали ферритно-перлитного класса представлено в таблице.

1470485

Составитель

Редактор В. Данко Техред И. Верес Корректор Л. Патай

Заказ 1394!15 Тираж 892 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, ОК вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 г

При содержании компонентов в предложенном флюсе, соответствующем составу 1 таблицы, процесс сварки протекает стабильно, формирование валика два удовлетворительное, однако ударно-пластические свойства швов при — 70C невысоки.

При содержании компонентов в составах предложенного флюса 2 — 5 процесс сварки стабилен, формирование валика шва хорошее. По окончании процесса шлаковая корка легко удаляется. Ударно-пластические свойства металла швов значительно повышаются.

При содержании компонентов во флюсе, указанных в составах 6 и 7 таблицы, ударно-пластические свойства металла шва снижаются. На поверхности шва, сваренного составом 7, образовывгются кристаллизационные трещины.

Наиболее оптимальное соотношение компонентов в предложенном керамическом флюсе, при котором наблюдается максимальная ударная вязкость при — 70 С и высокое качество формирования, соответствует следующему составу, мас. Я:

Глинозем 16

Рутил 15

Флкзоритовыи концентрат 19

Марганцевая руда 9

Магнезит 4

Ферромарганец 6

Феррохром 7

Никель 4

При таком соотношении компонентов керамического флюса дуговой процесс прогекает устойчиво, формирование наплавленного металла хорошее. Дефекты в виде трещин, 1О пор и шлаковых включений не наблюдаются. Состав флюса позволяет осуществлять сварку бездефектных стыков, металл шва которых обладает высокими ударно-пластическими свойствами при отрицательных тем15 пературах на хладостойких низколегированных конструкционных сталях ферритно-перлитного класса.

При использовании изобретения ожидается повышение качества сварного соединения вследствие высоких ударно-пластичес2Q ких свойств металла шва при отрицательных температурах и вследствие этого, повышение эксплуатационных характеристик сварных конструкций из хладостойких, низколегированных, конструкционных сталей ферритно-перлитного класса.