Комплексный сплав

 

Изобретение относится к черной металлургии , а именно к производству ферросплавов и лигатур, используемых в сварочном производстве, в частности в составе покрытий сварочных электродов, используемых для получения металла шва. Целью изобретения является повышение хл а достой кости при сохранении механических свойств металла шва. Предложенный комплексный сплав содержит, мас.%: титан 18,0-25,0; алюминий 7,0-9,0; ванадий 0,3- 0,8; марганец 7,0-15,0; кремний 0,5-4,0; никель остальное, при этом сумма кремния, алюминия, титана и марганца SI + 0,79 + 0,575 Т + 0.25 Мп составляет 21,6-26,4 мас.%. При использовании сварочных электродов ,содержащих предложенный сплав, работа удара KV составляет при -40°С 94- 105 Дж, а при -60 64-75 Дж. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕ1СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4446078/02 (22) 21.06.88 (46) 15.03.92. Бюл. hh 10 (72) А.Я,Артемьев, Л.В.Грищенко, В.И.Петрыкин, С.Ю. Юркинский, С.В.Морозов, B.M.Màêñèìîâ, В.П.Уртьев, Н,В.Полудницына и В.В.Харлан (53) 669.15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Q 1008268, кл. С 22 С 35/00.

Авторское свидетельство СССР

М 910826, ки. С 22 С 35/00. (54) КОМПЛЕКСНЫЙ CllJlAB (57) Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству ферросплавов и лигатур. используемых в

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству ферросплавов и лигатур, используемых в сварочном производстве, s частности,,в составе покрытий сварочных электродов, используемых для получения металла шва.

Целью изобретения является повышение хладостойкости при сохранении механических свойств металла шва, Поставленная цель достигается тем, что комплексный сплав содержит титан, алюминий, ванадий, марганец, кремний и никель при следующем соотношении компонентов, в мас.g:

Титан 1 8,0-2 5,0

Алюминий. 7,0-9,0

Ванадий 0,3-0,8

Марганец 7,0-15,0!

Ж„, 1719455 А1 сварочном производстве, в частности в составе покрытий сварочных электродов, используемых для получения металла шва.

Целью изобретения является повышение хладостойкости flp11 сохранении механических свойств металла шва, Предложенный комплексный сплав содержит, мас.%: титан

18,0-25,0; алюминий 7,0-9,0; ванадий 0,30,8; марганец 7,0-15,0; кремний 0,5-4,0; никель остальное, при этом сумма кремния, алюминия, титана и марганца (Sl)+ 0,79 (AI)+

+ 0,575 (TI) + 0,25 (Mn) составляет 21,6-26,4 мас, При использовании сварочных электродов,содержащих предложенный сплав, работа удара Ку составляет при —,40 С 94105 Дж, а при -60 64-75 Дж, 1 табл.

Кремний 0,5-4,0

Никель Остальное при этом сумма кремния, алюминия, тйтана 4 и марганца ($!) + 0,79 (AI) + 0,575 (Ti) + 0,25 (Mn) составляет 21,6-26,4 мас.%. со

Состав и пределы легирования сплава ф предлагаемого состава обусловлены следу- у ющими основными положениями.

Никель является легирующим элементом, определяющим практическое использование сплава по назначению. Нижний предел легирования сплава никелем найден исходя из возможности обеспечения заданного максимального уровня легирования металла шва никелем не менее 2,5%. При этом среднее значение максимального уровня легирования металла шва, соответствующее среднему практическому составу сплава при его максимально возможном

171о455

Кремний в сплаве выполняет функции раскислителя, улучшающего шлаковую систему. Нижний предел определения достаточностью раскисления, а верхний найден расчетом исходя из обеспечения требуемых значений раскисляющей способности сплава при среднем содержании других раскислителей, Расчетная характеристика эквивалентной раскисляющей способности сплава, введенная в формулу изобретения как сумма (Si)+ 0,79 (Al)+ 0,575 (Ti)+ 0,25 (Мп) = 21,6

- 26,4 для обеспечения высокой стабильности раскисляющей способности сложнолегированного сплава и, как следствие, стабильности механических свойств металла шва. Абсолютные значения раскисляющей способности сплава найдены расчетом

О и подтверждены экспериментально из условий обеспечения стабильности механических свойств и хладостойкости металла шва т ри максимально допустимой дозировке сплава в покрытии электродов, обеспечива5 ющей средний максимальный уровень легирования металла шва никелем до 2,70%, На состав сплава наложено дополнительное ограничение, не позволяющее одновременно произвольно брать значения

0 всех раскисляющих компонентов Pt, Мп, Al, Si) ближе к верхнему или нижнему пределам легирования, По этой причине сумма раскисляющих компонентов каждого сплава должна составлять 21,6-26,4 мас,, 5 Пример. Плавки проводили в открытой индукционной печи марки ИСТ-01 с емкостью тигля по стали 100 кг.

Расчетная. масса плавки 65 кг. Пониженная (по сравнению со сталью) масса садки

0 принята в связи с тем, что плотность сплава составляет 6,7 кг/см (сталь — 7,8 кг/смз).

Угар компонентов (из опыта производства); титан — 327, марганец — 1,87, алюминий — 2,8ф,. Никель, ванадий и кремний

5 практически не угорают.

В качестве титановой части шихты ис- пользовали брикетированнуюстружку ванадийсодержащих отходов титановых сплавов. Алюминий чушковый А-99, маргаО нец MP-1, кремний — в форме ферросилиция с содержанием кремния 757;.

Порядок проведения плавок, Загружают никель, расплавляют, перегревают до

1550-1600 С. В расплав последовательно

55 вводят алюминий, марганец, кремний. Титан вводят последним, Высокий угар титана объясняется тем, что брикеты из стружки титановых сплавов на поверхности жидкой ванны плавают и сильно окисляются, частично переходя в шлак, Поэтому разливку металла производят после растворения тивведении всостав покрытия,,обеспечивается на уровне 2,7, что предполагает самые широкие области его применения.

Титан в сплаве выполняет функцию основного раскисляющего компонента. Пред- 5 елы легирования определены расчетом из рекомендуемых значений раскисляющей способности сплава исходя из максимального количества комплексного сплава в покрытии ("18 ), Обеспечивающего заданный 10 максимальный уровень легирования шва никелем не менее 2.50, с учетом содержания в сплаве и электродном покрытии других раскислителей.

Марганец вводится в сплав для обеспе- 15 чения комплексного раскисления металла шва, достижения удовлетворительной дробимости сплава, а также для улучшения пластичности и хладостойкости металла шва за 2 счет уменьшения его засоренности продуктами осаждающего раскисления путем их связывания в легкошлакующуюся эвтектику

TIO2-AlgOg-MnO, Нижний предел содержания марганца в сплаве определен исходя иэ 2 обеспечения его удовлетворительной дробимости и размольных свойств, а также достаточностью раскисления металла шва при средних значениях остальных раскисляющих компонентов сплава. Верхний предел 3 ограничен исходя из ухудшения сварочнотехнологических свойств электродов и обеспечения заданного уровня эквивалентной раскисляющей способности, Алюминий в сплаве выполняет функции 3 более активного по сравнению с титаном раскислителя, Нижний предел содержания алюминия определен гарантированным раскислением металла шва, обесгечивающим высокие показатели пластичности и 4 хладостойкости металла шва. Верхний предел ограничен максимально дог5устимым содержанием алюминия s шве, превышение которого приводит к падению пластических свойств металла шва и ere хладостойкости. 4

Ванадий в сплаве выполняет функцию модифицирующего металла шва элемента.

Его содержание в сплаве ограничено областью оптимального легирования металла шва этим элементом с точки зрения обеспе- 5 чения стабильности высоких показателей хладостойкости металла шва, Нижний flpeдел легирования соответствует минимальному количеству ванадия в шве, при котором начинает сказываться его положительное воздействие на структуру и свойства металла шва. Верхний предел соответствует максимальному количеству ванадия в шве, превышение которого приводит к падению уровня свойств металла шва, 1719455 тана в расплаве как можно быстрее. Металл разливают в слитки массой по 32-35 кг.

Предлагаемый комплексный сплав вводят в состав эгектродного покрытия основ- 5 ного типа взамен ферротитана или совместно с ним. Для изготовления электродов с использованием предлагаемого сплава и известного используют сварочную проволоку марки Св-08А по ГОСТ 2246-70 10 диаметром 4 мм.

Для сварки образцов сварных соединений применяют хладостойкую сталь марки

АБ1-Ш по ТУ 14-1-3116-81 толщиной 30 мм с симметричной Х-образной разделкой кро- 15 мок типа С25 ГОСТ 5264-80.

Относительная погрешность при химическом анализе ферросплавов составляет в среднем 5 {относительных).

Результаты оценки свойств металла 20 шва — средние значения по трем образцам.

Образцы на растяжение тип ll по ГОСТ

6996-66, на ударный изгиб — тип IX no ГОСТ

6996-66.

Базовый уровень содержания никеля в 25 металле шва составляет 2,07 с колебаниями, обусловленными изменением концентрации никеля в комплексном сплаве (подшихтовка сплава в покрытии электродов в зависимости от фактического содер- 30 жания никеля не производилась).

Химические составы сплавов и результаты испытаний приведены в таблице.

Иэ таблицы видно, что опытные варианты электродов со сплавом предлагаемого 35 состава обеспечивают высокий уровень механических свойств и значительно повышают хладостойкость металла шва по этому параметру в сравнении с электродами, где использован известный сплав. Обеспечива- 40 емый уровень механических свойств и хладостойкости металла шва позволяет выполнять сварку конструкций из высокопрочных. сталей с пределом текучести до 60

45 кгс/мм, работающих при температурах до

2 минус 50-55 С, При этом выполняются все требования, предъявляемые к подобным конструкциям в гражданском и военном судостроении.

Коэффициент перехода никеля из сплава в шов достаточно высок и составляет 9798, что практически не отличается от значений, обеспечиваемых при легировании через сварочную проволоку.

Технико-зкономический эффект от использования предлагаемого изобретения определяется следующими факторами, Обеспечение принципа легирования через покрытие позволяет отказаться от применения широкой номенклатуры дорогостоящих легированных проволок и значительно повысить мобильность электродного производства. Отказ от применения никелевого порошка в покрытии электродов снижает стоимость легирования за счет использования сплава предлагаемого состава более, чем в 2 раза, при этом повышаются сварочно-технологические свойства электродов.

Формула изобретения

Комплексный сплав преимущественно для сварочных электродов, содержащий титан, алюминий, ванадий и никель,о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения хладостойкости при сохранении механических свойств металла сварного шва, он дополнительно содержит марганец и кремний при следующем соотношении компонентов, мас. :

Титан 18,0-25,0

Алюминий 7,0-9,0

Ванадий 0,3-0,8

Марганец 7,0-15,0

Кремний 0,5-4,0

Никель Остальное при этом сумма кремния, алюминия, титана и марганца в виде (Si)+ 0,79 (Al) + 0,575 Pl)

+ 0,25 (Мп) составляет 21,6-26,4 мас. .

1719455

Сводства металла ева

Электроды

Хнмнческмй состав комллексных сьлввьь, нас.8

Работа удара XV,âðè С, Дк мБ °

6ва л №да бв> тт1а ч, 4

Ть

Хл Al

-40

-60

1 г ° °, С нслольвоввннем нввестного сллааа 43,3 4 ° 2 Cs:10,1 20,5 1,5 P8¹;20,4

723 647 4,8 58,7 108 48 24 21

Составитель H.Øåïèòüêî

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Т.Малец

Редактор С.Лисина

3 742 Тираж аказ Подписное осуд 1 ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государс1венного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

С нслольаоаанмем предлагаемого комллексного сллааа лла вок

63,7

56 ° 9

50>0

18 0 7,0 7,0

22,6 10,0 7 ° 8

25,0 15,0 9,0

21.5 13,5 8,7

0,30 4,0

0,70 2,0

0,50 0 ° 5

0,00 3,8 (S i)+

О, 79

CAl)+

+0,575

C7 113++

+0,025 (11л) 21,63 705 610

23,66 710 623

25,74., 695 604

26,40 700 616

22,9 7217

22,8 71 8

23 2 73э4

23,0 72,9

155 110

148 109

160 121

152 116

105 75

9» 64

105 72

100 70