Состав сплава электродов для сварки и наплавки

 

Использование: стержни для покрытых электродов, сварочной проволоки для автоматической сварки под флюсом, электрошлаковой сварки и сварки в среде защитных газов деталей из коррозионностойких сталей мартенситного, мартенситно-ферритного и мартенситно-аустенитного классов, разнородных сварных соединений этих сталей со сталями перлитного класса, а также сварочной проволоки и ленты для выполнения износостойкого, кавитационностойкого или коррозионностойкого покрытия путем наплавки. Сущность изобретения. Для повышения стабильности структуры, механических и коррозионных свойств наплавленного металла в стали для электродов, содержащих углерод, марганец, кремний, хром никель, железо содержание никеля устанавливается исходя из условия % NI /0,5 Сг - 50 С - 3,5/ ± 0,3. где Сг - содержание Сг в стали, мас.% С - содержание углерода в стали, мас.%. Компоненты стали содержатся в следующем соотношении мас.%: углерод 0,002-0,02; марганец 0,3- 0,7; кремний 0,2-0,5; хром 11,0-14,0; никель 1,0-4,0; железо - остальное Повышение стабильности структуры, механических и коррозионных свойств наплавленного металла позволяет повысить работоспособность изделий при применении данного электродного материала. 1 табл 70 С

2000184 С (я) В 23 К 35/30, С 22 С 38/40

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

Г "Ф 1 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ втю. ;,"„"„""

К ПАТЕНТУ (21) 5049568/08 (22) 26.06.92 (46) 07.09.93. Бюл, М 33-36 (76) Рымкевич А.И., Колосов А.Ф., Пронин

В.П. (54) СОСТАВ СПЛАВА ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ

СВАРКИ И НАПЛАВКИ (57) Использование: стержни для покрытых электродов, сварочной проволоки для автоматической сварки под флюсом, электрошлаковой сварки и сварки в среде защитных газов деталей иэ коррозионностойких сталей мартенситного, мартенситно-ферритного и мартенситно-аустенитного классов, разнородных сварных соединений этих сталей со сталями перлитного класса, а также сварочной проволоки и ленты для выполнения износостойкого, кавитационностойкого или коррозионностойкого покрытия путем наплавки. Сущность изобретения. Для поИзобретение относится к материалам, используемым в качестве стержней для покрытых электродов, сварочной проволоки для автоматической сварки под флюсом, электрошлаковой сварки и сварки в среде защитных газов деталей из коррозионностойких сталей мартенситного, мартенситно-ферритного и мартенситно-аустенитного класса, разнородных сварных соединений этих сталей со сталями перлитного класса, а также сварочной проволоки и ленты для наплавки на детали износостойкого, кавитационного или корроэионностойкого покрытия.

Для этих целей применяют низкоуглеродистые сварочные проволоки или другие вышения стабильности структуры, механических и коррозионных свойств наплавленного металла в стали для электродов, содержащих углерод, марганец, кремний, хром никель, железо содержание никеля устанавливается исходя иэ условия: Nl =

/0,5 Cr - 50 С - 3,5/ + 0,3. где Cr — содержание Cr в стали, мас. $ С вЂ” содержание углерода в стали, мас. . Компоненты стали содержатся в следующем соотношении мас,7ь: углерод 0,002 — 0,02; марганец 0,30,7; кремний 0,2 — 0,5; хром 11,0-14,0; никель 1,0 — 4,0; железо — остальное.

Повышение стабильности структуры, механических и корроэионных свойств наплавленного металла позволяет повысить работоспособность иэделий при применении данного электродного материала. 1 табл. ! Ь3

С присадочные материалы, содержащие 10С)

15 хрома,,1 — 8 никеля и другие легирую щие или модифицирующие добавки. ! РМ, Известна сварочная проволока, в кото- ж рой компоненты взяты в следующем процентном соотношении, мас.%:

Углерод 0,002 — 0,015

Кремний О, 1 — 0.5

Марганец 0,3 — 1.0

Хром 11 — 13,5

Никель 1.8 — 3,0

Азот 90-0,015

Железо Остальное а хром, никель, марганец, углерод, азот свя заны следующим соотношением:

2000184

Сг + 1,5SI

Ni + 0,5Мп + 30 (С + и ) 15

Известен также состав сварочной проволоки для сварки коррозионностойких мартенситных сталей, содержащий углерод, хром, никель, марганец, кремний, ниобий, иттрий, железо, который с целью повышения стойкости сварных соединений против межкристаллитной коррозии дополнительно содержит цирконий и церий при следующем соотношении компонентов состава, мас. :

Углерод 0,03 — 0,07

Хром 15,1-16,5

Никель 3,5 — 4,45

Марганец 0,2-0,5

Кремний 0.3 — 0,8

Ниобий О. 25 — 0,45

Иттрий 0.05-0.20

Цирконий 0,05 — 0,20

Церий 0,05 0,15

Железо Остальное

Недостатком всех указанных составов сварочных проволок, является то, что при изменении содержания легирующих элементов в пределах предложенных соотношений изменяется количество д феррита и аустенита в структуре металла сварного соединения, а это приводит к ухудшению стабильности его механических и коррозионных свойств.

Для повышения стабильности структуры, механических и коррозионных свойств наплавленного металла в стали для электродов, преимущественно для дуговой и злектрошлаковой сварки коррозионностойких сталей мартенситного. мзртенситно-ферритного и мартенситно-аустенитного класса 40 и наплавки, содержащей углерод, марганец, кремний, хром, никель и железо, содержание никеля устанавливается исходя из условия:

% Ni=(05Cr-50С-35) + 03, 45 где Сг — содержание хрома в стали. мзс. .

С вЂ” содержание углерода в стали, мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 50

Углерод 0,002-0,02

Марганец 0,3--0.7

Кремний 0,2- 0,5

Хром 11-14

Никель 1,0- 4,0 55

Железо Остальное.

Повышение стабильности структуры, механических и коррозионных гвойств наплавленного метзллз при игпользовзнии для электродов предложенной стали достигается благодаря введения никеля в состав стали в зависимости от фактического содержания в ней хрома и углерода. Это обусловлено тем, что нестабильность механических и коррозионных свойств наплавленного металла вызвана изменением содержания углерода, хрома и никеля в стали в пределах заданного состава, которое может приводить к существенному изменению соотношения ферритно- и аустенитнообразующих элементов и соответствующему изменению характера структуры металла, Стабилизация структуры и свойств наплавленного металла при использовании для электродов предложенной стали достигается корректировкой содержания в ней никеля в соответствии с приведенным выше соотношением.

Соотношение содержания никеля, хрома и углерода, позволяющее получить оптимальную структуру наплавленного металла при применении электродов из предлагаемой стадии, было получено в результате многочисленных опытов, позволивших получить экспериментальную зависимость:

Nl=(2,5-50 С вЂ” — ) + 03 (1), Сг — 12

2 где Nl — содержание никеля, мас.%, С вЂ” содержащие углерода, мас.%

Cr — содержание хрома, мас. .

Слагаемое 2,5 в данной формуле обусловлено тем, что при содержании хрома равном 12% (практически в середине заявляемого диапазона) оптимальная структура наплавленного металла, как показали результаты экспериментов. состоящая из

85% мартенсита. 10% остаточного аустенита и 5% д -феррита, может быть получена при 2,5 мас,% Ni и минимальном содержании углерода.

При увеличении содержания углерода и примесей зустенизэторов, основной из которых является азот, содержание никеля в стали должно быть снижено. Опытным путем было установлено, что в низкоуглеродистых хромистых сталях слагаемое, учитывающее влияние углеродз, азота и др. должно быть равным 50С, где С вЂ” содержание углерода в стали.

Экспериментально установлено, что при содержании хрома, превышающем 12 мас.% необходимо дополнительно вводить никель з количестве в два раза меньше разности (Гг 12), где Cr — содержание хрома, мас.%. з при содержании хромз меньше

12% количество вводимого николо соответственно надо уменьшить.

2000184

10

Слагаемое формулы (1) +. 0,3 устанавливает пределы допустимого изменения содержания никеля, при которых содержание д -феррита в наплавленном металле может изменяться в пределах 2 — 12%, а этого достаточно для обеспечения стабильности механических и коррозионных свойств наплавленного металла.

Преобразование формулы (1) позволяет представить ее в виде

% Ni = (0,5 Cr - 50С - 3,5) + 0,3 (2).

Предложенная формула, с помощью которой определяется оптимальное содержание никеля, действительна для стали, имеющей заданное соотношение компонентов, мас,, При этом граничные условия содержания углерода в стали (0,002-0,02) определяются условиями ее получения в вакуумно-индукционной печи, а также тем, что увеличение содержания в ней углерода свыше 0,02 приведет к недопустимому увеличению его содержания в наплавленном металле, Содержание кремния (0,2-0,5 ) и марганца (0,3 — 0,7 ) обусловлено необходимостью достаточного раскисления стали (нижние пределы) и нецелесообразностью увеличения содержания этих элементов в наплавленном металла (верхние пределы).

При содержании хрома менее 11 не обеспечивается необходимая коррозионная стойкость наплавленного металла, а при увеличении его содержания свыше 14 структура металла не достаточно стабильна иэ-эа развития превращения а - у при отпуске, Сталь для электродов изготавливают следующим образом. Выплавка стали осуществляется в вакуумно-индукционных электропечах с использованием чистых шихтовых материалов. При этом никель первоначально вводится в количестве, соответствующему его минимальному содержанию в стали. После введения низкоуглеродистого феррохрома, раскисления и уточнения фактического содержания хрома в металле производится дополнительная присадка в печь никеля в соответствии с содержанием хрома, ожидаемого содержания в нем углерода из формулы (2).

Из полученных слитков изготавливают сварочную проволоку или ленту для наплав15

50 ки с использованием обычно применяемой технологии.

Были изготовлены опытные партии сварочной проволоки диаметром 3 мм. С использованием опытных проволок была выполнена наплавка валиков (методом аргонно-дуговой сварки, позволяющей получить наплавленный металл идентичный составу проволоки). Далее определяли содержание основных элементов в нэплавленном металле, содержание в наплавке д -феррита, а также механические и коррозионные свойства наплавленного металла (после отпуска 640 С, 5 ч).

Данные по химическому составу и свойствам наплавленного металла показывают (табл.1), что для получения стабильной структуры наплавленного металла, высоких механических свойств. включая ударную вязкость, и хорошей коррозионной стойкости необходимо испольэовать сталь для электродов предлагаемого химического состава.

При введении в сталь никеля меньше (пример 2) или больше (пример 3) оптимального количества, получаемого по предлагаемому техническому решению, не удается получить наплавленный металл высокого качества.

При повышении содержания никеля снижается корроэионная стойкость (пример

3), а при недостаточном количестве никеля снижается ударная вязкость наплавленного металла.

Формула изобретения

Состав сплава электродов для сварки и наплавки коррозионностойких сталей, содержащий углерод, марганец, кремний, хром, никель. железо, отличающийся тем, что, он содержит компоненты при следующем соотношении, мас. ; углерод 0,002 — 0,2 марганец 0.3-0,7 кремний 0,2-0,5 хром 11 — 14 никель 1,0 — 4,0 железо остальное при этом содержание никеля выбирается из следующего соотношения, мас. :

Ni = (0,5 Сг-50С -3,45) +.0,3, где Cr — содержание хрома в стали;

С вЂ” содержание углерода в стали.

2000184

Продолжение таблицы

П р и м е ч а н и е. Содержание элементов в проволоке совпадает с учетом точности определения с содержанием элементов в наплавленном металле, Ф

Составитель А. Рымкевич

Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор

Заказ 3058

Тираж Подписное

НПО" Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.гагарина 101