Состав порошковой проволоки

6648 ОО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свид-ву22) Заявлено 24.03,77 (21) 2466081/2с присоединением заявки23) Приоритет 1) М,Кл,В 23 К 35/368 Государственный комит публиковано 30,05,79, Бюллетень2 53) УДК 621.791,042.3(088,8) по делам изобретен открытии Дата опубликования описания 30.05.7 Авторыизобретения В, А. М тлицкий, 1 О, Я. Грецкий, Г. М, К и Л, П, Алхименков Ленина и ордена Трудового Крас электросварки им, Е. О. П(71) Заявитель Ордена ого 3тона ени институ 54) СОСТАВ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛО т- ля Изобретение относится к свсности к составу порошковой пр дсварки чугуна,Известны различные порошковые проволоки для сварки чугуна, например проволока, состоящая из малоуглеродистой стальной оболочки и шихты, содержащей следующие компоненты, в вес. %:Графит 5 - 12Ферросилиций 01 - 6 10Железный порошок 0,01 - 20Комплексный модифика-тор 0,5 - 6Магний 1 - 12Редкоземельные металлы 0,1 - 10 15Кальций 8 - 22Кремний 50 - 62Шлакообразующие 0,1 - 3Малоуглеродистая стальная оболочка Остальное 1. 20Однако металл шва, полученный при применении известного состава порошковойпроволоки, обладает механическими свойсгвами, а именно пластичностью,Наиболее близкой по составу является 25порошковая проволока, состоящая из малоуглеродистой стальной оболочки и шихты, содержащей следующие компоненты,в вес. %:Графит 3,5 - 5,5 30 Ферросилиций 2, - 3,2Иттрий, содержащий компонент 0,3 - 1,3Ферромарганец 0,1 - 0,5Железный порошок 0,01 - 18Плавиковый шпат 0,5 - 1Малоуглеродистая стальная оболочка Остальное 21.Однако введение значительных количествиттрия способствует переохлаждению чугуна и его кристаллизации по метастабильной системе с образованием цементита иледерубита, а также ухудшает сварочнотехнологические свойства порошковой проволоки,Цель изобретения состояла в разработкесостава такой порошковой проволоки, прчиспользовании которой в структуре стабильно обеспечивалось образование графитовых включений преимущественно шаровидной формы, а металлическая основа несодержала большого количества непластичных структур.Для повышения механических свойствметалла шва, с состав шихты порошковойпроволоки дополнительно введен скандий,содержащий компонент, а компоненты взяты в следующем соотношении, вес. %:Графит 5 - 10Ферросилиций 2 - 70,01 - 200,5 - 3 Железный порошокПлавиковый шпатСкандий, содержащийкомпонент 0,1 - 1,5Малоуглеродистая стальная оболочка ОстальноеСкандий 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 формы.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 образованию 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 при 4водятся примеры применения заявляемойпорошковой проволоки.П р и м е,р 1, Использовалась порошковаяпроволока, компоненты которой взяты в5 следуюшем весовом соотношении, %: графит 8,0, ферросилиций 4,5, железный порошок 14,0, скандий металлический 0,2, плавиковый шпат 0,7, малоуглеродистая стальоболочки остальное. Режим наплавки: сва 10 рочный ток 400 - 420 А, напряжение дуги34 - 35 В, скорость подачи проволоки159 м/час. Структура наплавки: графитшаровидный (ГШД, ГШД) равномернораспределенный, основа перлит и отдель 15 ные разрозненные включения цементита,вокруг глобулей ферритная отрочка. Твердость наплавки НУ 320 в 3, переходнойзоны НУ 460 - 480. После отжига при температуре 800 С в течение 2 ч и охлажде 20 ния с печью структура основы становитсяферритной с твердостью НУ 195 - 205.П р и м е,р 2. Использовалась порошковаяпроволока, компоненты которой взяты вследующем весовом соотношении, %: гра 25 фит 9,0, ферросилиций 3,0, железный порошок 15,0, скандий металлический 0,8, плавиковый шпат 1,0, малоуглеродистая стальоболочки остальное, Режим наплавки: сварочный ток 410 - 430 А, напрякение дуги30 33 - 34 В, скорость подачи проволоки159 м/час, Структура наплавки: графитшаровидный (ГШД) и компактный, равномерно распределенный, основа перлит иучастки ледебурита. Твердость наплавки35 НУ 370 в 3, переходной зоны НУ 490 -500, После отжига (по тому же режиму)структура основы перлитоферритная, твердость НУ 220 - 250,Во всех случаях процесс наплавки был40 стабильным, без разбрызгивания. Наплавленный чугун получался плотным, без пори подрезов.Механические свойства чугуна (послеотжига при температуре 800 С в течение45 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, чтопозволяет использовать такие порошковыепроволоки для сварки высокопрочных чугунов с перлитной металлической основой55 (без дополнительного ввода элементов, стабилизирующих перлит), а также для наплавки деталей, работающих в условияхизноса и частых теплосмен.Действие скандия как глобулятора гра 60 фита в наплавленном чугуне сильнее, чемиттрия, церия и других редкоземельных металлов, а с учетом степени усвоения вомного раз эффективнее, чем магния и кальция. Несмотря на повышенную по сравне 65 нию с другими модификаторами стоимостьЗаказ 1321/7 Изд.422 Тираж 1221 Подписное ЦНИИПИ НПО Поиск Государственного зсомитета СССР по делам изобретений и огкрытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр, Сапунова, 2 скандия, экономический эффект достигаетсяблагодаря использованию в порошковой проволоке весьма малых его количеств (0,1 - 0,2%).Благодаря этому обеспечиваются высо кие гигиенические показатели процесса сварки. Валовые выделения пыли (твердой составляющей аэрозоля) при сварке порошковой проволокой, содержащей скандий, не превышают 15 г/кг, в то время как при 10 сварке проволокой с необходимым количеством магния 30 г/кг 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 яСостав порошковой проволоки, состоя щий из малоуглеродистой стальной оболочки и шихты, содержащей графит, ферросилиций, железный порошок и плавиковыйшпат, отличающийся тем, что, с цельюповышения механических свойств металлашва, в состав дополнительно вводят скандий, содержащий компонент, а компонентывзяты в следующем соотношении, вес.%:Графит 5 - 10Ферросилиций 2 - 7Железный порошок 0,01 - 20Плавиковый шпат 0,5 - 3Скандий, содержащий компонент 0,1 - 1,5Малоуглеродистая стальная оболочка Остальное.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3838246, кл. 219 - 146,1974.2. Авторское свидетельство ССС Р526477, кл. В 23 К, 1977,