Состав сварочной проволоки

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗЬВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ356718(51) М. Кл.з В 23 К 35/30// С 22 С 38/58 Государственный комитет по делам нэеоретеннй н открытий(54) СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ Известен состав сварочной проволоки 12,содержащий следующие компоненты, вес.0/0,Углерод 0,001 - 0,08Хром 23 - 28Никель 12 - 22Молибден 0,5 - 4,5Марганец 3 - 16Алюминий 0,5 - 2Бор 0,001 - 0,005Ванадий 0,1 - 2Кремний 0,8 - 2,215 Титан 0,5 - 2,5Цирконий 0,05 - 1,5Кальций 0,01 - 0,15Церий 0,0001 - О,1Иттрий 0,001 - 0,1Вольфрам 0,3 - 5Железо ОстальноеОднако известная сварочная проволокане может быть использована для сварки не 10 1Изобретение относится к сварочным материалам; а именно к проволокам для аргонодуговой сварки высоколегированных нержавеющих дисперсионнотвердеющих сталей, и предназначено для сварки стали ХНЗОМБЮ, разработанной для изготовления сварных высоконагруженных деталей и узлов электрических машин и аппаратов, работающих в интервале температур от +20 доС.Известна сварочная проволока 1, которая может быть использована при сварке нержавеющих сталей типа ХНЗОМБЮ, содержащая следующие компоненты, вес. /0.Углерод 0,27 - 0,33 Кремний Не более 0,6Марганец 0,5 - 1 Хром 14 - 16 Никель 34 - 36 Титан 0,2 - 0,7Вольфрам 2,5 - 3,5 Ниобий 2,8 - 3,5 Железо Остальное Однако сварное соединение стали ХНЗОМБЮ, полученное аргонодуговой сваркой с применением такой сварочной проволоки, имеет низкие пластичность и вязкость, недостаточные для нагруженных узлов и деталей криоэлектрических машин. Прочность сварного шва также снижена по сравнению с прочностью основного металла.ржавеющих дисперсионнотвердеющих сталей криогенного назначения.Кроме того, известная проволока не может обеспечить комплекс свойств сварного соединения, т. е. повышение пластичности и вязкости в интервале температур от +20 до - 269 С при сохранении высокой пластичности. Шов, получаемый при использовании известной проволоки, имеет в структуре 6 -фазу, вызывающую резкое охрупчивание при криогенных температурах.Цель изобретения - повышение пластичности, вязкости сварного шва преимущественно при температурах от +20 до -269 С и повышение прочности при данных температурах.Эта цель достигается тем, что состав до Б полнительно содержит ниобий и лантан при следующем соотношении компонентов, вес. о;Углерод 0,01 - 0,07 Хром 1016Никель 38 - 45Молибден 2 - 520Марганец 0,8 - 4,5Алюминий 0,9 - 3,6Бор 0,001 - 0,005 Ниобий 2 - 6Ванадий 0,5 - 1,5 25 Лантан 0,1 - 0,5Железо Остальное В табл.приведен химический состав опытных плавок предлагаемой сварочной проволоки.Повышение вязкости и пластичности сварного соединения обусловлено предлагаемым составом сварочной проволоки,Нижний и верхний пределы содержания углерода (0,01 - 0,07/О) обусловлены требованием получения минимального количества карбидов в шве.Пределы содержания хрома (нижний10/, и верхний 16/,) приняты из условия обеспечения коррозионной стойкости сварного шва в закаленном (нижний предел) и в состаренном (верхний предел) состоя нии.Наличие марганца вызвано необходимостью подавить склонность металла шва к трешинообразованию при затвердевании шва, Этот эффект проявляется при содержании марганца не ниже 0,8 (нижний предел). Повышение содержания марганца свыше 4,5/о (верхний предел) нецелесообразно, поскольку оно не сопровождается усилением положительного эффекта.Увеличение предела содержания никеля 0по сравнению с известным до 38/О обеспечивает сохранение высокого уровня прочности при комплексном угорании алюминия и ниобия за счет процессов дисперсионного твердения. Верхний предел содержания никеля (45 О/о) обеспечивает получение равно- прочного сварного соединения, Дальнейшее повышение содержания никеля нецелесообразно. Минимально допустимое содержание в проволоке алюминия (0,9/О) и ниобия (2/о) обеспечивает начало образования - фазы при указанном содержании никеля. у- фаза обусловливает высокую прочность сварного соединения после термической обработки (закалки и старения), Верхнее содержание алюминия (3,6/ю) и ниобия (6/о) обусловлено началом образования крупных приграничных выделений интерметаллических фаз, которые снижают вязкость шва.Добавка ванадия, начиная с 0,5/о, измельчает зерно в шве и вызывает образование мелких карбидов типа 1 ГС взамен крупных карбидов типа Ме С, которые вызывают охрупчивание шва. В результате возрастают вязкость и пластичность сварного соединения. При содержании ванадия свыше 1,5/, этот эффект уменьшается.Лантан, являясь поверхностно-активным металлом, способствует переохлаждению расплавленного металла шва и измельчает дендриты, образующиеся при кристаллизации шва. При содержании лантана в указанных пределах (0.1 - 0,5/,) измельчение зерна и дендритов повышает вязкость сварного соединения.Введение микродобавок бора в количестве 0,001 в ,005/, также измельчает дендритную структуру сварного шва и дополнительно повышает вязкость сварного соединения при принятом легировании. Одновременно бор в указанных концентрациях снижает склонность других компонентов к ликвидации в процессе кристаллизации шва. Повышение содержания бора выше 0,005/о приводит к образованию боридной эвтектики, охрупчиваюшей шов. При этом комплексное легирование ниобием и бором повышает стойкость металла сварного ш ва против межкристаллитной коррозии.Введение в состав предлагаемой сварочной проволоки молибдена связано с необходимостью упрочнения аустенитной матрицы без снижения пластичности, Начало эффективного влияния молибдена - 2/,. При содержании молибдена более 5 О/о наблюдается образование крупных частиц карбидов, играющих роль концентраторов напряжений в сварном шве, что сильно снижает ударную вязкость металла шва при криогенных температурах и общую пластичность сварного соединения., Механические свойства аргонодуговых сварных соединений листовой стали ХНЗОМБЮ толщиной 16 мм, выполненных с применением сварочной проволоки предлагаемого состава и стали-основы приведены в табл. 2.Как видно из табл. 2, сварочные соединения стали ХНЗОМБЮ, полученные с применением сварочной проволоки предлагаемого состава, обладают высокой пластичностью и вязкостью во всем интервале ра856718 водящими обмотками, работающих при воздействии сверхнизких температур (до -269 С). Использование предлагаемой проволоки поз воляет осуществлять изготовление криотурбогенераторов единичной мощностью до 2,5 ГВт.Применение предлагаемой сварочной проволоки возможно во всех областях техники для сварки дисперсионнотвердеюгцих нержавеющих высокопрочных сталей различного назначения для работы в интервале температур от +20 до -269 С,таблипа 1 остальное 0,5 1,2 12 2 65 0 5 0 0 8 2,6 0 001 5 1 1 0,01 0,5 0,3 1,5 0,3 0,8 0,1 2 0,05 10,0 61,6 ",0 2,75 0,9 0,003 3,9 3 0,07 3,9 38,0 3,7 6,5 3,6 0,003 2,0 6 0 03 16 0 63 б 6 2 3 6 1 8 0 005 6 0 Таблица 2 Угол загиба, град Ударная вязкость кгс/см Сплав,11 о+20 3,5 3,8 72 170 107 4,8 112 5,4 114 5,0 110 5,2 102 3,2 98 150 3,3 70 68 156 3,4 3,6 101 96 3,2 162 3,0 72 5 Основной металл-стальХНЗОМБ 10 71 99 110 6,7 6,0 5,9 Молибден 2 - 5Марганец 0,8 - 4,5Алюминий 0,9 в 3,6Бор 0,001 - 0,005Ванадий 0,5 в 1,5Ниобий 2 - 6Лантан 0,1 - 0,5Железо ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. ГОСТ 2246 - 70 табл. 2 СВ - ЗОХ15 Н 35 ВЗВЗТ.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке2543170/25-27, кл. В 23 К 35130,17.11,77 (прототип 1. Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 7082/16 Тираж 1148 Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 бочих температур от +20 до -269 С при высоком уровне прочности. Угол загиба, характеризующий пластичность сварного соединения у швов, выполненных с применением предлагаемой проволоки, составляет 150 - 170.5 При этом уровень механических свойств сварных соединений стали ХНЗОМБЮ обеспечивает изготовление крупногабаритных сварных тяжелонагруженных узлов и деталей криоэлектрических машин со сверхпроКомпоненты, вес.ась.;,-наива,1 нХром НикельБортролленнепниибит т Предел прочностибВ ,кгс/мм Температура испытаний, С+20 -196 -269 Состав сварочной проволоки, содержащий углерод, хром, никель, молибден, марганец, алюминий, бор, ванадий, железо, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности, вязкости сварного шва преимущественно при температурах от +20 до -269 С и повышения прочности при данных 50 температурах, состав дополнительно содержит ниобий и лантан при следующем соотношении компонентов, вес. %:Углерод 0,01 - 0,07Хром 10 - 16Никель 38 - 45 Вана- Лан- Вольф- . Брем ЫлгГитаь дий . тан рамнии зе1