FR2459107A2

FR2459107A2 - Filler rod for welding or deposition welding of cobalt alloys - has cobalt sheath surrounding alloy powder core contg. chromium, tungsten, carbon, and other metals

Info

Publication number: FR2459107A2
Application number: FR7915351A
Authority: FR
Original assignee: Creusot Loire SA
Current assignee: Creusot Loire SA
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1979-06-15
Publication date: 1981-01-09
Also published as: FR2459107B2

Abstract

The rod consists of a ductile alloy sheath contg. over 90% cobalt and surrounding a metal powder filling the sheath and forming 40-55 wt.% of the total wt. of the rod. The homogeneous powder is an alloy contg. 43-81% Cr, 12% min. Co, 0-4.5% C, 0-3.5% Si, 0-20% W, 0.14% Mo, and 0-8% Ni. The pref. compsn. for the alloy core powder is either (I) 43-65% Cr, 20% min. co, 0-3.5% C, 0-3% Si, 0-20% W, 0-14% Mo and 0-8% Ni, and forms 45-55% of the rod; or (II) 55-81% Cr, 12% min. Co, 0-4.5% C, 0-3.5% Si, 0-20% W, 0-14% Mo and 0-8% Ni, and forms 41-50% of the wt. of the rod.

Description

L'invention concerne un perfectionnement au fil fourré pour le soudage et le rechargement faisant 1'objet du brevet principal dépose le 22 Août 1978 sous le numéro 78-24330. The invention relates to an improvement in the flux-cored wire for welding and reloading which is the subject of the main patent filed on August 22, 1978 under the number 78-24330.

Dans le brevet principal, on a décrit un fil fourré pour le soudage et le rechargement avec dépôt d'un alliage à base de cobalt contenant du chrome, constitué d'une part d'une gaine en un alliage ductile ayant une teneur en cobalt supérieure à 90 % et d'autre part une poudre métallique remplissant la gaine tubulaire, le fil fourré possèdant une bonne homogénéité de composition, une grande pureté et pouvant être obtenu avec une gaine tubulaire mince. In the main patent, a cored wire has been described for welding and reloading with deposition of a cobalt-based alloy containing chromium, consisting on the one hand of a sheath of a ductile alloy having a higher cobalt content. 90% and on the other hand a metallic powder filling the tubular sheath, the cored wire having good homogeneity of composition, high purity and obtainable with a thin tubular sheath.

La poudre métallique remplissant la gaine tubulaire est, dans ce type de fil fourré, formée essentiellement de grains de composition homogène en un alliage contenant 43 à 65 % de chrome et au moins 20 % de cobalt, avec 0 à 3,5 % de carbone, 0 à 3 % de silicium, 0 à 20 % de tungstène, 0 à 14 % de molybdène et O à 8 % de nickel. La poudre métallique dans de tels fils fourrés représente de 45 à 55 % en poids du fil fourré. The metallic powder filling the tubular sheath is, in this type of cored wire, formed essentially of grains of homogeneous composition in an alloy containing 43 to 65% of chromium and at least 20% of cobalt, with 0 to 3.5% of carbon , 0 to 3% silicon, 0 to 20% tungsten, 0 to 14% molybdenum and O to 8% nickel. The metal powder in such cored wires represents 45 to 55% by weight of the cored wire.

De tels fils fourrés peuvent être utilisés pour le soudage et le rechargement avec dépôt de la plupart des alliages de cobalt usuels. Such cored wires can be used for welding and reloading with deposition of most of the usual cobalt alloys.

Cependant, pour certaines nuances et lorsqu'on veut obtenir par tréfilage des fils fourrés de très petit diamètre, par exemple inférieur à 1 mm, il peut être nécessaire de partir d'une ébauche de fil fourré comportant une gaine d'épaisseur légèrement accrue. However, for certain nuances and when it is desired to obtain by wire drawing of cored wires of very small diameter, for example less than 1 mm, it may be necessary to start from a blank of cored wire comprising a sheath of slightly increased thickness.

Dans ce type d'ébauche tréfilée ultèrieurement et dans le fil fourré obtenu en définitive, la poudre peut représenter un pourcentage pondéral inférieur à 45 % du fil fourré. De cette façon on introduit par l'intermédiaire de la gaine une quantité plus importante de cobalt, le solde de cobalt étant introduit par la poudre. In this type of pre-drawn blank later and in the cored wire ultimately obtained, the powder may represent a percentage by weight of less than 45% of the cored wire. In this way, a greater quantity of cobalt is introduced via the sheath, the balance of cobalt being introduced by the powder.

Dans de tels fils fourrés, où la proportion pondérale de la
poudre par rapport à la gaine, ou taux de remplissage, peut descendre en dessous de 45 %, on s1 est aperçu qu'il était possible et même souhaitable de modifier quelque peu la composition de la poudre introduite, cette composition pouvant même se situer en dehors des composi
tions prévues dans le brevet principal.In such cored wires, where the weight proportion of the
powder compared to the sheath, or filling rate, can drop below 45%, we realized that it was possible and even desirable to modify somewhat the composition of the powder introduced, this composition may even be in outside the composites
provided for in the main patent.

Le but de l'invention est donc de proposer un fil fourré pour le soudage et le rechargement avec dépôt d'un alliage à base de cobalt contenant du chrome constitué d'une part d'une gaine en un alliage ductile à teneur en cobalt supérieure à 90 % et d'autre part une poudre métallique remplissant la gaine tubulaire formée essentiellement de grains de composition homogène, ce fil fourré pouvant être tréfilé à de très faibles diamètres et permettant d'étendre le domaine d'utilisation du fil fourré décrit dans le brevet principal. The object of the invention is therefore to provide a cored wire for welding and reloading with deposition of a cobalt-based alloy containing chromium consisting on the one hand of a sheath made of a ductile alloy with a higher cobalt content. 90% and on the other hand a metallic powder filling the tubular sheath formed essentially of grains of homogeneous composition, this cored wire being able to be drawn to very small diameters and making it possible to extend the field of use of the cored wire described in the main patent.

Dans ce but, la poudre métallique est en un alliage contenant 43 à 81 % de chrome et au moins 12 % de cobalt avec O à 4,5 % de carbone,
O à 3,5 % de silicium, O à 20 % de tungstène, O à 14 % de molybdène et
O à 8 % de nickel et représente 40 à 55 % en poids du fil fourré.For this purpose, the metal powder is made of an alloy containing 43 to 81% of chromium and at least 12% of cobalt with O to 4.5% of carbon,
O to 3.5% silicon, O to 20% tungsten, O to 14% molybdenum and
0 to 8% nickel and represents 40 to 55% by weight of the cored wire.

De façon préférentielle, la poudre est en un alliage contenant 55 à 81 % de chrome et au moins 12 % de cobalt, avec O à 4,5 % de carbone, 0 à 3,5 % de silicium, O à 20 % de tungstène, O à 14 % de molybdène et
O à 8 % de nickel et représente 41 à 50 % en poids du fil fourré.Preferably, the powder is made of an alloy containing 55 to 81% of chromium and at least 12% of cobalt, with O to 4.5% of carbon, 0 to 3.5% of silicon, O to 20% of tungsten , O to 14% molybdenum and
0 to 8% nickel and represents 41 to 50% by weight of the cored wire.

On va maintenant donner à titre d'exemple non limitatif, des compositions d'un fil fourré et plus particulièrement de la poudre constituant l'#rne de ce fil, dans le cas où llon désire déposer des alliages de cobalt correspondant à des nuances habituellement utilisées dans le cas de rechargement de surfaces métalliques. We will now give, by way of nonlimiting example, compositions of a cored wire and more particularly of the powder constituting the # rne of this wire, in the case where it is desired to deposit cobalt alloys corresponding to shades usually used when reloading metal surfaces.

Exemple l: : Dans un premier exemple de réalisation on a élaboré un fil fourré suivant l'invention pour le dépôt d'un alliage de cobalt comportant sensiblement 65 % de cobalt, 4 % de tungstène, et 30 % de chrome, Cette nuance qui correspond sensiblement à l'alliage commercialisé sous la marque STELLITE 6 peut comporter de 1 à 1,25 % de carbone, de 1,1 à 1,30 % de silicium, indépendamment du chrome dont la teneur peut être comprise entre 27 et 30 %, du tungstène entre 3,5 et 5,5 % et du cobalt constituant le reste de l'alliage à part quelques impuretés inévitables. Example 1: In a first embodiment, a cored wire was developed according to the invention for the deposition of a cobalt alloy comprising substantially 65% of cobalt, 4% of tungsten, and 30% of chromium, this shade which corresponds substantially to the alloy marketed under the brand STELLITE 6 can contain from 1 to 1.25% of carbon, from 1.1 to 1.30% of silicon, independently of chromium, the content of which can be between 27 and 30% , tungsten between 3.5 and 5.5% and cobalt constituting the rest of the alloy apart from some unavoidable impurities.

On a constitué un fil fourré en utilisant une gaine tubulaire en un alliage cobalt-fer contenant approximativement 93 % de cobalt, 6 % de fer, une quantité de manganèse inférieure à 1 % et une très faible quantité de carbone, de silicium, de soufre et de phosphore. A cored wire was formed using a tubular sheath of a cobalt-iron alloy containing approximately 93% of cobalt, 6% of iron, an amount of manganese less than 1% and a very small amount of carbon, silicon, sulfur and phosphorus.

On a élaboré, par pulvérisation à l'azote d'un alliage liquide, une poudre contenant 66,6 % de chrome, 2,61 % de carbone, 2,38 % de silicium, 9,52 % de tungstène et 18,9 % de cobalt. A powder containing 66.6% chromium, 2.61% carbon, 2.38% silicon, 9.52% tungsten and 18.9 was produced by spraying with nitrogen a liquid alloy. % cobalt.

Au cours du formage de la gaine tubulaire, on a introduit la poudre dans cette gaine tubulaire pour constituer l'âme du fil fourré, de façon que la poudre représente 42 % en poids du fil fourré. During the forming of the tubular sheath, the powder was introduced into this tubular sheath to constitute the core of the cored wire, so that the powder represents 42% by weight of the cored wire.

On a pu retréfiler l'ébauche du fil fourré constitué par la gaine tubulaire renfermant la poudre jusqu'à un diamètre inférieur à 1 mm sans rupture de gaine en cours de tréfilage. It was possible to reshread the blank of the cored wire constituted by the tubular sheath containing the powder up to a diameter of less than 1 mm without rupture of the sheath during drawing.

Le taux de remplissage légèrement inférieur au taux de remplissage utilisé dans le cas de la technique décrite dans le brevet principal permettant d'utiliser des gaines d'une épaisseur légèrement plus importante a permis d'éviter toute rupture de gaine en cours de tréfilage. D'autre part, bien que l'alliage utilisé pour la fabrication de la poudre renferme une teneur en cobalt un peu inférieure à 20 % et une teneur en chrome un peu supérieure à 65 %, la poudre obtenue reste élaborable par pulvérisation à partir de l'alliage liquide. The filling rate slightly lower than the filling rate used in the case of the technique described in the main patent making it possible to use sheaths of a slightly greater thickness made it possible to avoid any sheath rupture during drawing. On the other hand, although the alloy used for the manufacture of the powder contains a cobalt content a little less than 20% and a chromium content a little more than 65%, the powder obtained remains processable by spraying from the liquid alloy.

Les dépôts de métaux effectués avec ces fils fourrés de composition légèrement modifiée présentent d'autre part des qualités analogues aux dépits effectués avec les fils fourrés selon le brevet principal. The metal deposits made with these filled wires of slightly modified composition also exhibit qualities similar to the deposits made with the filled wires according to the main patent.

Exemple 2 : On a élaboré un fil fourré pour le dépôt d'un alliage du type STELLITE 21 comportant de 0,2 à 0,3 de carbone, de 1,5 à 3,5 % de nickel, de 24 à 28 % de chrome, de 4,5 à 6,5 % de molybdène, de l'ordre de 0,7 % de silicium, le solde étant du cobalt. Ce fil fourré comporte une enveloppe tubulaire en alliage à 93 % de cobalt et 6% de fer comme précédemment et une âme en poudre métallique de composition : chrome 63,5 %, carbone 0,6 %, molybdène 13 %, nickel 8 %, silicium 1,8 % et cobalt 14,7 %. Example 2: A cored wire was produced for depositing an alloy of the STELLITE 21 type comprising from 0.2 to 0.3 of carbon, from 1.5 to 3.5% of nickel, from 24 to 28% of chromium, from 4.5 to 6.5% of molybdenum, of the order of 0.7% of silicon, the balance being cobalt. This cored wire comprises a tubular casing made of an alloy of 93% cobalt and 6% iron as before and a metal powder core of composition: chromium 63.5%, carbon 0.6%, molybdenum 13%, nickel 8%, 1.8% silicon and 14.7% cobalt.

Cette poudre a été élaborée comme précédemment par pulvérisation à l'azote d'un alliage liquide ayant la composition mentionnée ci-dessus et refroidissement sous azote des particules obtenues. This powder was prepared as above by spraying with nitrogen a liquid alloy having the composition mentioned above and cooling under nitrogen the particles obtained.

La poudre représente 43 % en poids du fil fourré. The powder represents 43% by weight of the cored wire.

On a tetréfilé le fil obtenu jusqu'à un diamètre de 1,2 mm sans rupture de gaine. D'autre part la poudre reste élaborable par pulvérisation à partir de l'alliage liquide. The wire obtained was roasted to a diameter of 1.2 mm without sheath breaking. On the other hand the powder remains formable by spraying from the liquid alloy.

On voit donc que, par rapport à la technique décrite dans le brevet principal, les modifications essentielles du fil fourré portent d'une part sur une diminution possible du taux de remplissage du fil fourré en deçà de 45 % et sur un élargissement des fourchettes des principaux éléments d'alliage à savoir le cobalt et le chrome en deçà de 20 % pour le cobalt et au-delà de 65 % pour le chrome. We therefore see that, compared to the technique described in the main patent, the essential modifications of the cored wire relate on the one hand to a possible reduction in the filling rate of the cored wire below 45% and to a widening of the ranges of main alloying elements, namely cobalt and chromium, below 20% for cobalt and beyond 65% for chromium.

Cependant les expériences de la demanderesse ont montré qu'il n'était pas possible de diminuer la teneur en cobalt de façon trop impor tante et qu'il était nécessaire de maintenir de toute façon une teneur en cobalt supérieure à 12 % pour obtenir une poudre élaborable à partir du métal liquide. However, the Applicant's experiments have shown that it was not possible to reduce the cobalt content too much and that it was necessary in any event to maintain a cobalt content greater than 12% in order to obtain a powder. can be produced from liquid metal.

Pour les mimes raisons, il n'est pas possible d'augmenter la teneur en chrome au-delà de 81 %
Corrélativement, on doit maintenir le taux de remplissage supérieur à 40 % pour introduire par la poudre les éléments d'alliage en quantité suffisante et en particulier pour introduire une quantité de chrome suffisante.For the same reasons, it is not possible to increase the chromium content beyond 81%
Correlatively, the filling rate must be maintained above 40% in order to introduce the alloying elements in sufficient quantity by the powder and in particular to introduce a sufficient quantity of chromium.

On s'est aperçu expérimentalement, qu'il était de toute façon préférable d'avoir un taux de remplissage en poudre compris entre 41 et 50 Z si l'on veut obtenir des fils de fin diamètre. Pour ces taux de remplissage compris entre 41 et 50 %, il est préférable d'avoir une teneur en chrome de la poudre comprise entre 55 et 81 % avec une teneur en cobalt au moins égale à 12 %. We realized experimentally, that it was in any case preferable to have a powder filling rate of between 41 and 50% if we want to obtain thin diameter wires. For these filling rates between 41 and 50%, it is preferable to have a chromium content of the powder between 55 and 81% with a cobalt content at least equal to 12%.

On s'est également aperçu que les teneurs en carbone et en sili cium de la poudre pouvaient être étendues légèrement au-delà des limites prévues dans le brevet principal, jusqu'à 4,5 % pour le carbone et jusqu'à 3,5 % pour le siicium dans la poudre. It was also noted that the carbon and silicon contents of the powder could be extended slightly beyond the limits provided for in the main patent, up to 4.5% for carbon and up to 3.5 % for the silicon in the powder.

L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits car il est possible d'élaborer des fils fourrés pour le dépôt d'alliage de cobalt renfermant de 20 à 36 % de chrome, différents des alliages STELLITE 6 et STELLITE 21. The invention is not limited to the embodiments which have been described because it is possible to develop cored wires for the deposition of cobalt alloy containing 20 to 36% of chromium, different from the alloys STELLITE 6 and STELLITE 21 .

Il est également possible d'utiliser des poudres d'alliage ayant des compositions déjà prévues dans le brevet principal avec des taux de remplissage inférieurs à 45 %. I1 est également possible d'utiliser des poudres dont la composition sort du domaine des compositions du brevet principal tout en restant dans les domaines prévus dans la présente addition, avec des taux de remplissage compris entre 45 et 55 % selon ce qui est prévu dans le brevet principal. It is also possible to use alloy powders having compositions already provided for in the main patent with filling rates of less than 45%. It is also possible to use powders whose composition is outside the scope of the compositions of the main patent while remaining in the areas provided for in the present addition, with filling rates of between 45 and 55% depending on what is provided for in the main patent.

Claims

1.- Cored wire for welding and reloading with deposition of a cobalt-based alloy containing chromium consisting on the one hand of a ductile alloy sheath with cobalt content greater than 90% and on the other hand d '' a metallic powder filling the tubular sheath formed essentially of grains of homogeneous composition, characterized in that the powder is made of an alloy containing 43 to 81% of chromium and at least 12% of cobalt with 0 to 4.5% of carbon , 0 to 3.5% silicon,

O to 20% tungsten, O to 14% molybdenum and O to 8% nickel and represents 40 to 55% by weight of the cored wire.

2.- cored wire according to claim 1, characterized in that the metal powder is made of an alloy containing 55 to 81% of chromium and at least 12% of cobalt, with O to 4.5% of carbon, O to 3 , 5% silicon, O to 20% tungsten, O to 14% molybdenum and O to 8% nickel and represents 41 to 50% by weight of the cored wire.