Состав порошковой проволоки

 

О П И С А Н И Е () 812486

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.04.79 (21) 2757950/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

В 23 К 35/368

Гееударстееииый кемитет

СССР ао делам изебретеиий и открытий

Опубликовано 15.03.81. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 25.03.81 (53) УДК 621,.791. .042 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Коляда и П. И. Давидчук (71) Заявитель (54) СОСТАВ ПОРОШКОВОИ ПРОВОЛОКИ

Изобретение относится к области сварочных материалов, в частности порошковых проволок, предназначенных для сварки разнородных сталей и разделительного слоя биметаллов, применяемых в химическом машиностроении.

Известен состав (1) сварочной проволоки, состоящий из оболочки из сплава на основе никеля,, оболочки и порошкообразной шихты, включающий следующие ингредиенты, вес. %:

Хром 24 — 30

Марганец азотированный 0,3 в 1,5

Фторполимеры 0,3 — 0,6

Железный порошок 18 — 24

Двуокись циркония 3,6 — 6

Алюминиево-ванадиевомолибдено-титановая лигатура 3 — 6

Низкокремнистый безокислительный флюс 3,6 — 3,4

Редкоземельный металл 0,03 — 0,3

Оболочка из сплава на основе никеля Остальное

Однако такая проволока не гарантирует получение стойких к образованию горячих и холодных трещин швов при сварке разделительного слоя биметаллов, особенно с высококоррозионным из сталей Х17Н13МЗТ и

ОХ23Х28МЗДЗТ и т. р. слоем и разнородных, соединений из указанных сталей с малоуглеродистыми материалами. Кроме того, производство такой проволоки затруднено ввиду сложного состава шихты.

Известна также порошковая проволока (2), предназначенная для сварки разделительного слоя биметаллов и разнородных соединений и обеспечивающая достаточно высокую коррозионную стойкость металла шва, следующего состава, вес. %:

Хром 30 — 35

Марганец 3 — 5

15 Алюминий 1 — 2

Молибден 5 — 8

Газо- и шлакообразующие компоненты (мрамор +

+ плавиковый шпат) 9 — 14

Ниобий 0,8 в 1,2

Никелевая оболочка Остальное

Однако и эта проволочка при сварке биметаллов с высоколегированным сустенитным плакирующим слоем не обеспечивает

812486

3 достаточно высокой стойкости протйв обра зования горячих и холодных трещин.

Цель изобретения — разработка такого состава порошковой проволоки, которая, отличаясь простотой в производстве, позволяла бы получить стойкие к образованию горячих и холодных трещин швы при сварке разделительного слоя биметалла (в том числе из высококоррозионностойких сталей, например марок Х17Н13МЗТ, ОХ23Н28МЗДУГ и им подобных) и разнородных соединений из этих сталей с малоуглеродистыми.

Поставленная цель достигается тем, что оболочка порошковой проволоки выполнена из никеля, например электролитического, а порошкообразная шихта дополнительно содержит кальций и азотированный хром компри следующем соотношении входящих ко понентов, вес. /p..

Хром азотированный 8,5 — 11,5

Хром 22 — 26

Марганец 17 — 24

Молибден 9 — 11

Алюминий 4 — 5

Кальций 0,009 — 0,012

Иттрий 2,5 — 3,1

Газо- и шлакообразуюшие

7 — 11 компоненты

Оболочка из никеля Остальное

Рассмотрим влияние входящих в состав шихты заявляемой проволоки ингредиентов на свойства металла шва.

В качестве газо- и шлакообразующих компонентов использованы мрамор и плавиковый шпат, которые формируют требуемую шлаковую и газовую фазы при сварке. Приемлемая (оптимальная) концентрация этих элементов составляет соответственно 4—

6% и 3 — 5о/о. Выбпанные пределы содержания мрамора и плавикового шпата справедливы для предлагаемой проволоки с любым соотношением компонентов в ее шихте. Другая система легирования шихты потребует некоторого уточнения содержания рассматриваемых элементов.

Молибден вводится в проволоку для повышения стойкости сварных швов к образованию трещин и улучшению сопротивляемости коррозионному износу высоколегированного облицовочного шва. Неоднократные опыты показывают, что понижение в шихте проволоки молибдена ниже 9 /p не позволяет получить сварные швы с отсутствием горячих трещин (критическая скорость деформации их менее 2,4 мм/мин). Дальнейшее (свыше 11о/p) повышение концентрации этого ингредиента мало сказывается на последующей технологической прочности наплавленного металла. В связи с этим молибден введен в шихту в пределах 9 — 11,о.

Легирование хромом осуществляется для предотвращения понижения концентрации хрома в облицовочном шве и достижения тем самым требуемой коррозионной стойкости последнего. Выбранные преде. ы содер4 жания хрома в шихте: нижний 22о/о и верхний 26 /о — способствуют обеспечению заданной коррозионной стойкости. Введение в шихту азотированного хрома, с одной стороны, способствует улучшению коррозионной стойкости сварных соединений, а с другой — существенно повышает механические свойства металла шва за счет повышения стабильности аустенита и улучшения стойкости к образованию горячих трещин. При любом соотношении входящих в состав шихты проволоки компонентов оптимальное проявление хрома азотированного отмечается в случае содержания в пределах 8,5 — 11,5 /о. о

Алюминий введен в состав шихты проволоки для предотвращения пор в металле шва и измельчения его структуры. При его содержании менее 4 /о наплавленный металл проявляет склонность к образованию пор, наиболее выраженному при однослойной сварке малых трещин. Увеличение концентрации алюминия против 5 /о хотя и приводит к дальнейшему измельчению структуры, одО нако отрицательно сказывается на пласти— чности швов. По этой причине алюминий взят в пределах 4 — 5о/p.

Для повышения стабильности аустенита, устойчивости к образованию пор и трещин сварного шва в состав проволоки введено 1.7 — 24о/о марганца. Эта концентрация является оптимальной для любого соотношения компонентов шихты в указанных пре24и делах, так как повышение его свыше 24 /о может вызывать уменьшение вязкости на30 плавленного металла из-за образования в структуре черезмерного количества -фазы, а понижение ниже 17 /о снижает ударную вязкость и пластичность вследствие наличия зон с малопластичными продуктами полиморфных превращений.

Таким образом, указанные компоненты в определенной мере способствуют улучшению механических, сварочно-технологических свойств и структуры сварного шва..Однако введение только их в состав порошкообраз40 ной шихты не позволяет достичь поставленной цели, так как указанные характеристики швов не обеспечивают приемлемой стойкости к холодным и горячим трещинам при сварке разнородных соединений и раздели45 тельного слоя биметалла с аустенитным высоколегированным плакирующим слоем.

Эта задача решается путем совместного легирования шихты кальцием и иттрием, которые способствуют скачкообразному изменению свойств наплавленного металла, заключающемуся в резком возрастании сопротивляемости холодным и горячим трещинам (оценивают критической скоростью деформации). Указанное воздействие кальция и иттрия на свойства металла шва происходит

55 лишь при условии их совместного введения в шихту и объясняется развитием адсорбционных эффектов в приграничных зонах действительного аустенитного зерна, повыше812486

Формула изобретения

Составитель Т..Арест

Техред А. Бойкас Корректор М. Коста

Тираж! 148 Подписное

Редактор О.Колесникова

Заказ 231/15

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород; ул. Проектная, 4 ния стабильности аустени та, изменением эффективного интервала кристаллизации и т. и.

Для количественной оценки совместного воздействия иттрия и кальция на свойства предлагаемой проволоки испытаниям подвергли ряд составов ее шихты, содержащих (по расчету) последовательно 0,002; 0,006;

0,009; 0,011; 0,012; 0,015о/р кальция и 1,8;

2,4; 2,6; 2,5; 2,9; 3,1; 3,3о/р иттрия при концентрации прочих компонентов в указанных пределах и оболочки из электролитического никеля, составляющей остальную дополнительную до 100 /о часть.

Результаты экспериментов показали, что наилучшими свойствами обладают сварные швы, выполненные проволокой с 0,011 /о кальция и 2,9 /о иттрия. Введение в шихту ниже 0,009 /о кальция и 2,4 /0 иттрия мало сказывается на стойкости наплавленного металла к горячим и холодным трещинам, а превышение их выше 0,012 /о и 3,1 /о соответственно практически не оказывает дальнейшего улучшения рассматриваемых показателей качества. В связи с этим нижний предел содержания кальция и иттрия в проволоке следует ограничить 0,009 и 2,5 /о, а верхний—

0,012 и 3,1 /о

Предлагаемая проволока обеспечивает высокое качество швов при сварке разделительного слоя биметалла с аустенитным высоколегированным плакирующим слоем и разнородных соединений, и может найти широкое применение при изготовлении особо ответственной сварной химической аппаратуры. Экономический эффект от внедрения предлагаемой проволоки по сравнению с известными материалами составляет 2,3—

3,1 р. на 1 кг металла шва, что достигает-ся за счет повышения на 15 — 20о/о производительности сварочных работ, снижения на

10 — 15% потерь от брака и улучшения качества сварных соединений.

Состав порошковой проволоки для выполнения разделительного слоя при сварке биметаллов, преимущественно с высоколегированным аустенитным плакирующим

10 слоем, и разнородных соединений, состоящей из никелевой оболочки и шихты, содержащей хром, марганец, молибден, алюминий, иттрий, газо- и шлакообразующие компоненты, отличающийся тем, что, с целью увеличения стойкости против горячих и хо15 лодных трещин металла шва, шихта дополнительно содержит хром азотированный и кальций при следующем соотношении компонентов проволоки, вес. о/0.

Хром 22 — 26 г0 Марганец 17 — 24

Молибден 9 — 11

Алюминий 4 — 5

Иттрий 2,5-3,1

Газо- и шлакообразующие компоненты 7 — 11

Хром азотированный 8,5 — 1 1,5

Кальпнй 0,009 — 0.012

Никелевая оболочка Остальное

Источники информации, 30 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 596404, кл. В 23 К 5/3681

01. 06. 76.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2699237, кл. В 23 К 35/368, 35 18.12.78.