Сталь для сварочной проволоки

 

Изобретение относится к составу стали для сварочной проволоки для дуговой автоматической сварки под флюсом. Задача изобретения - разработка состава стали для сварочной проволоки, использование которой предотвращает образование крупных карбидов по границам зерен в процессе охлаждения металла сварного шва после сварочного нагрева, обеспечивает выделение мелкодисперсных частиц карбидонитридов с оксидами внутри зерен в области субкритических температур во время охлаждения, что повышает стойкость шва к образованию холодных трещин и тем самым увеличивает эксплуатационную надежность сварной конструкции. Поставленная задача решается тем, что сталь, содержащая железо, углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, алюминий и молибден, дополнительно содержит вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 0,01-0,1; марганец 0,5-2; кремний 0,1-0,5; хром 0,01-2; никель 0,01-0,4; медь 0,01-0,4; алюминий 0,001-0,05; молибден 0,3-1,5; вольфрам 0,001-0,1; железо - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к составам низкоуглеродистых сталей, содержащих марганец, кремний, хром, никель, молибден и вольфрам и предназначенных к производству сварочной проволоки для дуговой автоматической сварки под слоем флюса.

Известна сталь для сварочной проволоки, используемой при дуговой автоматической сварке под флюсом, следующего состава, мас.

углерод 0,06 0,10 кремний 0,12 0,30 марганец 0,35 0,60 хром 0,90 1,20 никель не более 0,30 молибден 0,50 0,70 сера не более 0,025 фосфор не более 0,030 железо остальное Сварной шов, формируемый при сварке проволокой из данного состава стали, не обеспечивает высокой надежности сварной конструкции от разрушения, так как не исключает образования в нем холодных трещин при охлаждении после сварочного нагрева.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и составу к заявляемой является сталь [1] содержащая следующие компоненты, мас.

углерод 0,09 0,16
кремний 0,20 0,50
марганец 0,80 1,30
хром 0,20 0,80
никель 1,20 1,70
ванадий 0,05 0,12
молибден 0,15 0,25
алюминий 0,01 0,08
азот 0,015 0,03
кобальт 0,01 0,20
титан 0,006 0,04
медь 0,06 0,5
железо остальное
При использовании сварочной проволоки из данного состава стали имеет место образование крупных карбидов по границам зерен в процессе охлаждения металла сварного шва, после сварочного нагрева, что понижает его стойкость к образованию холодных трещин и обуславливает снижение эксплуатационной надежности сварной конструкции.

В связи с этим технической задачей настоящего изобретения является разработка состава стали для сварочной проволоки, использование которой предотвращает образование крупных карбидов по границам зерен в процессе охлаждения металла сварного шва после сварочного нагрева, обеспечивает выделение мелкодисперсных частиц карбонитридов с оксидами в области субкритических температур во время этого охлаждения, что повышает стойкость шва к образованию холодных трещин и тем самым увеличивает эксплуатационную надежность сварной конструкции.

Согласно изобретению, поставленная задача решается тем, что в известную сталь, в составе которой имеются железо, углерод, марганец, кремний, хром, никель, медь, алюминий и молибден, дополнительно введен вольфрам при следующем соотношении ингредиентов, мас.

углерод 0,01 0,10
марганец 6,50 2,00
кремний 0,10 0,50
хром 0,01 2,00
никель 0,01 0,40
медь 0,01 0,40
алюминий 0,001 0,05
молибден 0,30 1,50
вольфрам 3,001 0,10
железо остальное
Пределы содержания в стали углерода, марганца и кремния отработаны, исходя из того, чтобы существенно уменьшить кремнемарганцевосстановительные процессы в сварочной ванне, свести к минимуму количество неметаллических включений и получить оптимальную структуру игольчатого феррита в металле шва.

Содержание в стали никеля и молибдена обусловлено тем, что их наличие соответственно ниже 0,01 и 0,30 не обеспечивает требуемого уровня ударной вязкости при отрицательных температурах, а если их добавка превышает 0,40 и 1,50 соответственно, то заметно повышается склонность металла шва к образованию трещин.

Хром и медь в количестве ниже указанных пределов практически не оказывают какого-либо влияния на свойства металла шва; в приведенных пределах оказывают существенное воздействие на поддержание высоких значений ударной вязкости; легирование стали этими элементами сверх их верхних пределов влечет за собой нежелательное повышение твердости металла шва.

Кроме того, с нижнего предела хрома, марганца и алюминия становится заметным их влияние совместно с кремнием на обеспечение плотной макроструктуры сварного шва (без пор), а медь в указанных пределах благоприятно влияет на стойкость металла шва против атмосферной коррозии.

Алюминий с нижнего предела его содержания в стали начинает сказываться на образование мелкодисперсной структуры сварного шва, его содержание более 0,05 в данной стали ограничено началом снижения пластичности металла.

Добавка в сталь вольфрама при приведенном содержании в ней других легирующих элементов без снижения показателей пластичности, вязкости и твердости металла шва препятствует образованию в нем крупных карбидов по границам зерен и, обеспечивая выделение мелкодисперсных частиц карбонитридов с оксидами внутри зерен во время его охлаждения, предотвращает появление холодных трещин в шве при повышенном содержании водорода. Ввод вольфрама более 0,10 нецелесообразен ни по технологическим, ни по экономическим соображениям.

Выплавка данной стали не отличается от общеизвестных технологий производства легированных марок стали.

Была выплавлена сталь по аналогу /1/ и прототипу /2/, а также предложенного состава по среднему составу содержания каждого базового химического элемента в пяти вариантах по содержанию вольфрама.

Результаты испытаний металла сварного шва после проведения автоматической сварки под флюсом, выполненной проволокой из этих составов сталей, приведены в таблице.

Таким образом, заявляемый состав стали для сварочной проволоки решает поставленную изобретением техническую задачу, благодаря чему обеспечивается повышение эксплуатационной надежности сварных конструкций.

Формула изобретения

Сталь для сварочной проволоки, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, медь, алюминий, молибден, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,01-0,10
Марганец 0,50-2,00
Кремний 0,10-0,50
Хром 0,01-2,00
Никель 0,01-0,40
Медь 0,01-0,40
Алюминий 0,001-0,05
Молибден 0,30-1,50
Вольфрам 0,001-0,10
Железо Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2