Сварочный материал

(56) Авторское свидетельство СССР В 373111клВ 23 К 35/О 4, 1971.Авторское свидетельство СССР У 1272599, кл. В 23 К 35/365, 1985. (54) СВАРОЧНЫЙ МАП:Р ФЛ(57) Изобретение относится к сварке, а именно к сварочным материалам, и может быть использовано при сварке в углекислом газе высокопрочьсталей с пределом текучести б650 1 П 1 а. Цель изобретения - стабилизация механических свойств и повышение сопротивляемости сварных соединений обрата ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬОИЯМ Н АВТОРСКОМУ зованию холодных трещин, а также повышение производительности. Сварочныйматериал состоит из легированногостального сердечника и многослойногопокрытия. Покрытие выполнено в видепопарно чередующихся слоев, из которых внутренний слой состоит из РЗМили их сплавов, содержащих не менее207. РЗМ, а наружный - из никеля илиего сплавов, содержащих не менее557 РЗМ. При этом общее количествоРЗМ в покрытии составляет 0,1-1,5 Хот массы проволоки, а общее количество никеля 0,2-3,51 от массы проволоки. Равномерное распределение РЗМ подлине проволоки тонкими слоями, защищенными никелем от окисления, образование жаростойких интерметаллидов на границах между слоями ведет кстабильному измельчению структуры металла шва и, как следствие, к стойкости против трещинообразования.Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к сварочнойпроволоке для сварки ьысокопрочныхсталей с пределом текучести 0 ь650 МПа.Целью изобретения является стабилизация механических свойств высокопрочного металла шва и повьппениесопротивляемости сварного соединенияобразованию холодных трещин, а такжеповышение производительности процесса сварки.Сущность изобретения заключаетсяв том, что сварочный материал (провалога) представляет собой легирован"ный стальной сердечник и многослойное покрытие, состоящее из слоевРМЗ и слоев никеля или его сплавов,содержащих не менее 553 никеля. Приэтом суьжарное содержание РЗМ в покрытии составляет 0,1"1,57 от весасердечника с покрытием, а суммарноесодержание никеля в покрытии 0,2-3,5 Еот веса сердечника с покрытием. 25Стабилизация механических свойствметалла шва и повьппение его стойкости против образования холодных трещин обеспечивается за счет строгодозированного, равномерно распределен З 0наго но длине проволоки количествавводимых микролегирующих элементов.Это может быть достигнуто путем испарения РЗМ при плавлении электронным лучом в вакууме и равномерногоосаждения их на поверхность металлического сердечника, Нанесение поверх РЗМ слоя никеля или его сплавовпредотврашает окисление РЗМ и обеспечивает высокую стойкость против корОрозни. Указанная технология позволяет получать напыленный слой весьмамалой толшины, что дает возможностьрегулировать количество требуемых элементов в слое начиная с 0,0013 отвеса сердечника,Повышение сопротивляемости сварного соединения образованию холодныхтрещин достигается за счет стабильно-,го измельчения первичной и вторичнойструктуры металла шва.Указанное измельчение первичнойструктуры обусловлено модифицирующимдействием интерметаллидов типа РЗМх 111 , обладающих высокои стойкостьюпротив разложения при высоких температурах, и следовательно, попадающих в металл сварочной ванны в связанном состоянии. Такие интерметаллиды образуются на электроде по границе между РЗМ и И-содержащими слоямина участке, нагретом проходящим током. Являясь определенного рода инокуляторами, указанные интерметаллиды выступают в роли эффективных центров кристаллизации, способствуя из"мельчению и дезориентации первичнойструктуры металла шва,Как показали исследования, частьРЗМ, не связанных в интерметаллиды(например, из-за кратковременностипрохождения диффузионных процессовна межслойной границе), вступая вовзаимодействие с имеющимися в расплане капли и сварочной ванны кислородом и серой образуют сравнительномелкие (1-3 мкм) сложные тугоплавкиеоксисульфидные включения глобуляри"зованной формы, Такие включения оказывают тормозящее действие на процессроста аустенитных зерен,Модифицированная таким образомзеренная структура характеризуетсявысокой степенью однородности, чтотакже приводит к стабилизации примеханических свойств металла и сопротивляемости сварного соединенияобразованию холодных трещин,Применение чередующихся слоев дает возможность, с одной стороны, ускорить процесс образования интерметаллилов (эа счет увеличения числапереходных зон) и таким образом повысить модифицирующее действие такогопокрытия. С другой стороны, это исключает отслаивание покрытия присравнительно большой его толщине.Наличие на поверхности стальногосердечника РЗМ. (элементов с высокимудельным электросопротивлением) обеспечивает повышение температуры вылетаэлектрода за счет дополнительноговыделения на вылете электрода тепла,что приводит к увеличению скоростиплавления такого сварочного материала. Этому также может способствовать вьщеление теплоты в результатеэкзотермической реакции образования интерметаллидов. Всем этим иобъясняется повьппение производительности сварки.П р и м е р. Указанными в табл.1проволоками 1,6 мм были сварены вуглекислом газе стьпсовые соединенияиз высокопрочной стали марки 14 Х 2 ГМРдля определения механических свойствметалла шва.Т а б л и ц а 1Общее количеУ Составп/п сердечника,% Содержание ниСодержа- Содержа- Содержание РЗМ ние нике- ние РЗМ ствослоев в слое ля в слое в проволоке,келя в проволоке, %, 4 Мо 0,255 Т 1. 0,08 2,0 0,6,50 4,0 1,8 50 15 4,0 1,8 50 0,15 0,05 99,9 99,9 2,0 0 100 0 314476Стойкость сварных соединений против образования холодных трещин оценивали при сверке проб "Теккен" из стали 14 Х 2 ГМР 3 =20 мм.Сопротивляемость сварного соединения образованию трещин оценивали по длине трещин, а также по величине минимальной температуры предварительного подогрева, при которой трещины не образуются.За критерий: стабильности механических свойств шва принят показатель, определяемый как отношение разности максимального и минимального значений свойства к его среднему значению (К ), За критерий производисттельности проце"са сварки был взят козициент наплавки при неизменной величине сварочного тока и напряжения 20 (1 =260-280 А, 13,=26-28 В, ба=1,6 мм),Результаты исйытаний представлены в табл. 2. Там же для сравнения приведены результаты испытаний проволоки-прототипа. 25Из табл. 1 и 2 видно, что с введением РЗМ и никеля в состав проволоки путем послойного их напыления на поверхность сердечника в предлагаемых пределах (варианты 1, 7, 8, 9, ЗО 1 О ) повышается стабильность механических свойств металла шва и сопротивляемость сварного соединения образованию холодных рещин, Производительность сварки увеличивается на 25-40%.При содержании вводимых лементов в покрытии выше предлагаемы" пределов и при этом если содержание РЗМ и никеля в слоях находится ниже заявля" 40 емых значений, происходит отслаива 194ние напыленногослоя как при перегибах проволоки, таки при прохождении ее через толкающие ролики и токо- проводящий мундштук (варианты 2, 3), Это объясняется различной деформационной способностью напыленного.слоя и сердечника. Такое отслаивание приводит к еще большему разбросу получаемых значений механических свойств.При содержании вводимых РЗМ и никеля ниже установленных пределов (вариант 4), а также при отсутствии хотя бы одного иэ них (варианты 5, 6) не удается решить поставленную цель (см. табл, 2). Формула изобретения Сварочный материал, преимущественно проволока, для сварки в углекислом газе высокопрочных эакаливающихся сталей, содержащий стальной стержень с легирующими добавками нивеляи редкоземельных металлов (РЗМ),о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью стабилизации механическихсвойств и повышения сопротивляемостисварных соединений образованию холодных трйщин, а также повышения производительности процесса сварки, указанные добавки введены в виде много"слойного покрытия с попарно чередующимися слоями, причем РЗМ введены вовнутренние слои каждой пары в количестве не менее 20%, а ниэкель в наружные слои в количестве не менее 553от массы слоя, при этом суммарное количество РЗМ взято в пределах 0,11,5%, а никеля 0,2-3,5% от массыстержня с покрытием,Ми 1,4Мо 0,5 99,9А 1 0,15Ре остальное 20 б 5 и 1 ОтносиА ч Аиф )с Снаро,чюФ и.пС но протязение трещин 3,5 9, 8 32" 335 19-2 20,.4 14,6676-7421 691 Прото-720тин676 45 АЯ, при 40 Джейсм Продолаение табл.1 а- Общееколицествоо- слоев одераие ииеля вроволке, 7