Состав порошковой проволоки

 

6648ОО

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз йоветских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.03.77 (21) 2466081/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.79. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 30.05.79 (51) М. Кл.

В 23К 35/368

Государственный комитет (53) УДК 621.791.042. .3 (088.8) по делам изобретений н открытий

I (72) Авторы изобретения В. А. Метлицкий, 10. Я. Грецкий, Г. М. Крошина, А. С. Костьтгов и Л. П. Алхименкова (71) Заявитель Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е. О. Патона (54) СОСТАВ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ

15

Изобретение относится к сварке, в частности к составу порошковой проволоки для сва рки чугуна.

Известны различные порошковые проволоки для сварки чугуна, например проволо- 5 ка, состоящая из малоуглеродистой стальной оболочки и шихты, содержащей следу ющие компоненты, в вес. %:

Графит 5 — 12

Ферросилиций 0,1 — 6

Железный порошок 0,01 — 20

Комплексный модифика- тор 0,5 — 6

Магний 1 — 12

Редкоземельные металлы 0,1 — 10

Кальций 8 — 22

Кремний 50 — 62

Шлакообразующие 0,1 — 3

Малоуглеродистая стальная оболочка Остальное (1) 2О

Однако металл шва, полученный при применении известного состава порошковой проволоки, обладает механическими свойсгвами, а именно пластичностью.

Наиболее близкой по составу является 25 порошковая проволока, состоящая из малоуглеродистой стальной оболочки и шихты, содержащей следующие компоненты, в вес. %:

Графит 3,5 — 5,5

Ферросилиций 2,4 — 3,2

Иттрий, содержащий компонент 0,3 — 1,3

Ферромарганец 0,1 — 0,5

Железный порошок 0,01 — 18

Плавиковый шпат 0,5 — 1

Малоуглеродистая стальная оболочка Остальное (2).

Однако введение значительных количеств иттрия способствует переохлаждению чугуна и его кристаллизации по метастабильной системе с образованием цементита и ледерубита, а также ухудшает сварочнотехнологические свойства порошковой проволоки.

Цель изобретения состояла в разработке состава такой порошковой проволоки, пр . использовании которой в структуре стабильно обеспечивалось образование графитовых включений преимущественно шаровидной формы, а металлическая основа не содержала большого количества непластичных структур.

Для повышения механических свойств металла шва, с состав шихты порошковой проволоки дополнительно введен скандий, содержащий компонент, а компоненты взяты в следующем соотношении, вес. %:

Графит 5 — 10

Ферросилиций 2 — 7

664800

0,01 — 20

0,5 — 3

Железный порошок

Плавиковый шпат

Скандий, содержащий компонент 0,1 — 1, 5

Малоуглеродистая стальная оболочка Остальное

Скандий вводится в виде металлического порошка или в составе лигатур на основе никеля, магния, алюминия, титана с содержанием скандия до 30%. Скандий оказывает модифицирующее действие в количествах 0,1% и выше. При введении в проволоку более 1% скандия наблюдается обратный эффект: в структуре наплавленного чугуна наряду с шаровидным появляется графит снежинковидной и неправильной форм ьг.

Для уменьшения отбела наплавленного чугуна, количество вводимых элементовграфитизаторов: углерода и кремния— должно быть достаточно высоким. Сумма соответствующих компонентов шихты порошковой проволоки графита и ферросилиция составляет 11 — 12%, более высокому содержанию графита соответствует меньшее содержание ферросилиция, и наоборот.

При содержании в проволоке более 10% графита углерод не усваивается в сварочной ванне и выделяется в виде графитной спели. Верхний предел по ферросилицию обусловлен тем, что количество кремния в наплавке должно быть ограничено для получения высоких пластических свойств.

Введение в состав плавикового шпата способствует лучшему усвоению скандия, уменьшению его угара и улучшает сварочно-технологические свойства проволоки, При содержании более 3% плавикового шпата ванна зашлаковывается, и шлаковые включения обнаруживаются в наплавке.

Введение в проволоку железного порошка улучшает ее технологические свойства и повышает производительность выплавки.

При обеспечении химического состава проволоки по модифицирующим (скандий) и графитизирующим (углерод, кремний) элементам следует стремиться к вводу максимально возможного количества железного порошка, которое составляет до 20% от общего веса проволоки.

Скандий, введенный в порошковую проволоку, изменяет условия кристаллизации наплавленного чугуна и способствует-о6разованию графитовых включений шариковидной формы. В результате металл шва или наплавки, а также соединение в целом, имеют высокие механические свойства.

Порошковая проволока диаметром 3 мм изготавливается из стальной малоуглеродистой ленты и порошкообразной шихты на обычных протяжных станках. Кромки соединяются встык. Сварка и наплавка производятся на постоянном токе прямой полярности. Используются стандартные полуавтоматы и источники питания. Ниже при4 водятся примеры применения заявляемой порошковой проволоки.

П р и м е,р 1, Использовалась порошковая проволока, компоненты которой взяты в

5 следующем весовом соотношении, %: графит 8,0, ферросилиций 4,5, железный порошок 14,0, скандий металлический 0,2, плавиковый шпат 0,7, малоуглеродистая сталь оболочки остальное. Режим наплавки: сва10 рочный ток 4 00 — 420 А, напряжение дуги

34 — 35 В, скорость подачи проволоки

159 м/час. Структура наплавки: графит шаровидный (ГШД-2, ГШД-3) равномерно распределенный, основа перлит и отдель15 ные разрозненные включения цементита, вокруг глобулей ферритная отрочка. Твердость наплавки НУ 320 — 350, переходной зоны НУ 460 — 480. После отжига при температуре 800 С в течение 2 ч и охлажде20 ния с печью структура основы становится ферритной с твердостью НУ 195 — 205.

П р и м е,р 2. Использовалась порошковая проволока, компоненты которой взяты в следующем весовом соотношении, %: гра25 фит 9,0, ферросилиций 3,0, железный порошок 15,0, скандий металлический 0,8, плавиковый шпат 1,0, малоуглеродистая сталь оболочки остальное, Режим наплавки: сварочный ток 410 — 430 А, напряиение дуги

30 33 — 34 В, скорость подачи проволоки

159 м/час. Структура наплавки: графитшаровидный (ГШД-3) и компактный, равномерно распределенный, основа перлит и участки ледебурита. Твердость наплавки

35 НУ 370 — 380, переходной зоны НУ 490—

500. После отжига (по тому же режиму) структура основы перлитоферритная, твердость НУ 220 — 250, Во всех случаях процесс наплавки был

40 стабильным, без разбрызгивания. Наплавленный чугун получался плотным, без пор и подрезов.

Механические свойства чугуна (послеотжига при температуре 800 С в течение

45 2 ч) находятся на уровне свойств высокопрочното чугуна: предел прочности 50—

62 кгс/мм, предел текучести 38 — 50 кгс/мм, удлинение 3 — 6%; ударная вязкость 2—

5 кгс м/см .

50 Введение скандия способствует перлитизации металлической основы чугуна, что позволяет использовать такие порошковые проволоки для сварки высокопрочных чугунов с перлитной металлической основой

55 (без дополнительного ввода элементов, стабилизирующих перлит), а также для наплавки деталей, работающих в условиях износа и частых теплосмен.

Действие скандия как глобулятора гра60 фита в наплавленном чугуне сильнее, чем иттрия, церия и других редкоземельных металлов, а с учетом степени усвоения во много раз эффективнее, чем магния и кальция. Несмотря на повышенную по сравне65 нию с другими модификаторами стоимость

664800

Состаьитель Н. Козловская

Редактор В. Кухаренко Техред Н. Строганова Корректор Т. Добровольская

Заказ )321/7,Изд Ма 422 Тираж 1221 Подписное

ЦН ИИПИ НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и огкрытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5 типография, пр. Сапунова, 2 скандия, экономический эффект достигается благодаря использованию в порошковой проволоке весьма малых его количеств (0,1 — 0,2%).

Благодаря этому обеспечиваются высо- 5 кие гигиенические показатели процесса сварки. Валовые выделения пыли (твердой составляющей аэрозоля) при сварке порошковой проволокой, содержащей скандий, не превышают 15 r/êã, в то время как при 10 сварке проволокой с необходимым количеством магния 30 r/êã и более; кальция

24,5 г/кг. Концентрация окиси углерода и окиси азота в зоне дыхания сварщика во много раз ниже предельно допустимых 15 концентраций. Отходящие пыль и газы не содержат токсичных веществ.

Формула из обретен и я

Состав порошковой проволоки, состоя- 20 щий из малоуглеродистой стальной оболочки и шихты, содержащей графит, ферросилиций, железный порошок и плавиковый шпат, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств металла шва, в состав дополнительно вводят скандий, содержащий компонент, а компоненты взяты в следующем соотношении, вес. ..

Графит 5 — 10

Ферросилиций 2 — 7 железный порошок 0,01 — 20

Плавиковый шпат 0,5 — 3

Скандий, содержащий компонент 0,1 — 1,5

Малоуглеродистая стальная оболочка Остальное.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3838246, кл. 219 — 146, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 526477, кл. В 23К, 1977,