RU2663446C1 - Сплав на основе алюминия для сварочной проволоки - Google Patents
Сплав на основе алюминия для сварочной проволоки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663446C1 RU2663446C1 RU2017142619A RU2017142619A RU2663446C1 RU 2663446 C1 RU2663446 C1 RU 2663446C1 RU 2017142619 A RU2017142619 A RU 2017142619A RU 2017142619 A RU2017142619 A RU 2017142619A RU 2663446 C1 RU2663446 C1 RU 2663446C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- scandium
- zirconium
- alloy
- chromium
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
- C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при сварке плавлением алюминиевых сплавов систем Al-Mg, Al-Zn-Mg и других. Сплав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: магний 4,0-6,2; марганец 0,3-0,9; бериллий 0,0001-0,005; цирконий 0,06-0,25; скандий 0,06-0,28; хром 0,002-0,25; титан 0,008-0,16; ванадий 0,002-0,08; никель до 0,1; железо 0,02-0,3; кремний 0,01-0,25; бор до 0,02; медь 0,005-0,2; алюминий - остальное, причем Zr+Sc+Cr+Fe составляет не более 0,9 мас.%. Сплав обеспечивает одновременное повышение прочности и пластичности металла шва при низких (криогенных) температурах, что обеспечивает снижение веса конструкций, повышение ресурса и надежности работы сварных конструкций, например, емкостей для хранения и транспортировки СПГ, а также снижение промежуточных отжигов при производстве сварочной проволоки. 3 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к алюминиевым сплавам, предназначенным для использования в качестве сварочной проволоки для сварки плавлением алюминиевых сплавов систем Al-Mg, Al-Zn-Mg и других.
Известен состав сварочной проволоки на основе алюминия (патент РФ №2393073) следующего химического состава (мас. %):
магний | 5,5÷6,5 |
марганец | 0,50÷0,80 |
цирконий | 0,10÷0,20 |
скандий | 0,25÷0,35 |
титан | 0,02÷0,05 |
хром | 0,10÷0,20 |
бор | 0,004÷0,01 |
бериллий | 0,002÷0,005 |
ванадий | 0,005÷0,04 |
церий | 0,01÷0,05 |
алюминий | остальное |
причем суммарное содержание марганца, скандия, титана и циркония 0,95÷1,3.
Этот сплав предназначен для сварки сплавов системы Al-Mg-Sc, где он обеспечивает хорошее сочетание свойств сварного соединения и металла шва при комнатной температуре, однако, механические свойства металла шва, особенно для сплавов, не содержащих скандий, имеют недостаточно высокую пластичность при низких температурах.
Кроме того, производство тонкой сварочной проволоки из этого сплава требует значительное количество проходов при волочении и большого числа промежуточных отжигов.
Наиболее близких аналогом (прототипом) к заявляемому техническому решению является деформируемый сплав для сварки плавлением (патент РФ №2082808) следующего химического состава (мас. %):
магний | 5,5-6,5 |
марганец | 0,5-0,8 |
бериллий | 0,0001-0,005 |
цирконий | 0,05-0,25 |
скандий | 0,36-0,55 |
хром | 0,1-0,25 |
титан | 0,01-0,05 |
алюминий | остальное. |
Этот сплав обеспечивает хорошие значения прочности и пластичности металла шва сплавов системы Al-Mg при комнатной температуре, однако, пластичность материала шва снижается при низких температурах, что не позволяет использовать этот сплав для сварки конструкций, работающих при низких (криогенных) температурах, например, емкостей для хранения и перевозки сжиженного природного газа (СПГ). Кроме того, этот сплав также имеет низкую технологичность и требуется большое количество промежуточных отжигов при изготовлении тонкой сварочной проволоки.
Технической задачей заявляемого изобретения является создание сплава на основе алюминия для сварки плавлением, обладающего хорошей технологичностью при изготовлении сварочной проволоки, а также позволяющего получать сварные соединения (металл шва) хорошо работающие при низких температурах, в том числе и у сплавов систем Al-Mg, Al-Zn-Mg, не содержащих в своем составе в качестве легирующего элемента скандий.
Техническим результатом изобретения является одновременное повышение прочности и пластичности металла шва при низких (криогенных) температурах, что обеспечивает снижение веса конструкций, повышение ресурса и надежности работы сварных конструкций, например, емкостей для хранения и транспортировки СПГ, а также снижение промежуточных отжигов при производстве сварочной проволоки, что повышает выход годного и снижает затраты на ее изготовление.
Технический результат достигается тем, что сплав на основе алюминия, содержащий магний, марганец, бериллий, цирконий, скандий, хром, титан, дополнительно содержит ванадий, никель, железо, кремний, бор, медь при следующем соотношении компонентов (мас. %):
магний | 4,0-6,2 |
марганец | 0,3-0,9 |
бериллий | 0,0001-0,005 |
цирконий | 0,06-0,25 |
скандий | 0,06-0,28 |
хром | 0,002-0,25 |
титан | 0,008-0,16 |
ванадий | 0,002-0,08 |
никель | до 0,1 |
железо | 0,02-0,3 |
кремний | 0,01-0,25 |
бор | до 0,02 |
медь | 0,005-0,2 |
алюминий | остальное |
при суммарном содержании скандия, циркония, хрома, железа не более 0,9 мас. %.
Магний и марганец в сплаве являются упрочнителями. За счет пластичной матрицы, представляющей собой, в основном, твердый раствор магния и марганца в алюминии, повышаются прочностные характеристики металла сварного шва и сварного соединения в целом. При содержании магния ниже 4% и марганца в предлагаемом сплаве менее 0,3% прочность сварных соединений снижается. При содержании марганца более 0,9% и магния более 6.2 снижается пластичность сварных соединений.
Известно, что цирконий, титан, хром, введенные только в малых количествах, способствуют измельчению структуры металла шва, повышению сопротивляемости к образованию кристаллизационных трещин. При содержании их более 0,25; 0.16; 0,25% соответственно снижается пластичность сварных соединений. А при содержание их меньше чем 0,06; 0,008; 0,002% соответственно увеличивается склонность к образованию горячих трещин.
Скандий, являясь эффективным модификатором, в количествах 0,06-0,28% способствует повышению прочностных свойств металла шва в сварных соединениях из алюминиевых сплавов.
При содержании скандия ниже 0,06% отсутствует эффект упрочнения, а при содержании более 0,28% снижется пластичность металла шва
Бериллий обеспечивает снижении окисляемости жидкого металла при сварке, при его содержании ниже 0,0001% его воздействие не эффективно, а при содержании более 0,005% он образует окислы, снижающие пластичность металла шва.
Ванадий, никель, железо, кремний и бор, при данном их сочетании образуют мелко дисперсные интерметаллиды, которые обеспечивают получение высокой технологичности при изготовлении проволоки и повышение прочности и пластичности при криогенных температурах. При содержании железа, никеля, кремния и бора ниже указанного содержания они не влияют на свойства металла шва, при содержании их выше указанного содержания происходит падение пластичности при криогенных температурах и снижение технологичности при изготовлении проволоки.
Медь способствует повышению коррозионной стойкости, прочности и пластичности металла шва, при ее содержании ниже 0,005% эффект повышения отсутствует, а при содержании более 0,2% повышается склонность к образованию горячих трещин.
Экспериментально установлено что суммарное содержание скандия, циркония, хрома, железа в сплаве не должно превышать 0,9%. Если он будет выше, то происходит снижение пластичности металла шва при криогенных температурах.
Таким образом, при данном сочетании элементов в процессе кристаллизации образуются мелкодисперсные выделения вторичных фаз переходных материалов, что способствует высокой прочности и пластичности металла шва при криогенных температурах. Данное сочетание элементов обеспечивает высокую технологичность материала в процессе производства из него проволоки, что снижает число необходимых промежуточных отжигов.
Пример осуществления изобретения.
С использованием алюминия марки А85 и А95, магния марки МГ90, лигатур алюминия со скандием, цирконием, хромом, титаном, ванадием, никелем и другими элементами готовили расплав и отливали слитки диаметром 120 мм из известного сплава (прототип) и предлагаемого сплава с минимальным, средним и максимальным содержанием легирующих элементов (Таблица 1).
После гомогенизации при температуре 460°С из слитков горячим прессованием получали пруток диаметром 8,5 мм. Далее путем холодного волочения с промежуточными отжигами получали проволоку диаметром 2 мм. Данные по количеству промежуточных отжигов, необходимых для получения проволоки диаметром 2 мм, приведены в таблице 2.
Данную проволоку использовали для сварки листов толщиной 5 мм из сплава системы Al-Mg марки АМг5. Полуавтоматическую аргонодуговую сварку стыковых соединений проводили плавящимся электродом за два прохода. Подготовку листов под сварку проводили механическим образом, использовали V-образную разделку кромок с общим углом раскрытия кромок 70 градусов.
Для сварки пластин после удаления выпуклостей шва вырезали плоские образцы, которые испытывали при температуре 25°С и -196°С. Определили предел прочности и относительное удлинение. Данные испытаний приведены в таблице 3.
Как видно из таблицы 2, производство проволоки из предлагаемого сплава требует значительно меньшего количества отжигов и позволяет производить большие обжатия при волочении, что повышает производительность и снижает затраты на производство.
Из таблицы 3 видно, что предлагаемый сплав позволяет получать на 35÷110 МПа более высокую прочность металла шва и более, чем в два раза высокую пластичность металла шва при температуре испытания -196°С, это значительно повышает надежность и ресурс работы сварных конструкций при криогенной температуре и позволяет снизить их вес на 8-12%.
Примечание: приведены средние значения по испытаниям пяти образцов
Claims (5)
- Сплав на основе алюминия для сварочной проволоки, содержащий магний, марганец, бериллий, цирконий, скандий, хром, титан, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ванадий, никель, железо, кремний, бор, медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
магний 4,0-6,2 марганец 0,3-0,9 бериллий 0,0001-0,005 цирконий 0,06-0,25 скандий 0,06-0,28 хром 0,002-0,25 титан 0,008-0,16 ванадий 0,002-0,08 -
никель до 0,1 железо 0,02-0,3 -
кремний 0,01-0,25 бор до 0,02 медь 0,005-0,2 алюминий остальное, - при суммарном содержании скандия, циркония, хрома и железа не более 0,9 мас.%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017142619A RU2663446C1 (ru) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | Сплав на основе алюминия для сварочной проволоки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017142619A RU2663446C1 (ru) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | Сплав на основе алюминия для сварочной проволоки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2663446C1 true RU2663446C1 (ru) | 2018-08-06 |
Family
ID=63142725
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017142619A RU2663446C1 (ru) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | Сплав на основе алюминия для сварочной проволоки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2663446C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109732239A (zh) * | 2019-02-14 | 2019-05-10 | 宁波博德高科股份有限公司 | 用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金及其制备方法 |
RU2735846C1 (ru) * | 2019-12-27 | 2020-11-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Сплав на основе алюминия |
CN113210928A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-06 | 北京科技大学 | 一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝及其制备工艺 |
US11999019B2 (en) | 2021-09-01 | 2024-06-04 | Lincoln Global, Inc. | Aluminum-based welding electrodes |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU480513A1 (ru) * | 1973-04-28 | 1975-08-15 | Предприятие П/Я М-5539 | Сплав дл сварочной проволоки на основе алюмини |
RU2082808C1 (ru) * | 1995-07-13 | 1997-06-27 | Акционерное общество открытого типа "Всероссийский институт легких сплавов" | Сплав на основе алюминия для сварки плавлением |
US6258318B1 (en) * | 1998-08-21 | 2001-07-10 | Eads Deutschland Gmbh | Weldable, corrosion-resistant AIMG alloys, especially for manufacturing means of transportation |
US6315948B1 (en) * | 1998-08-21 | 2001-11-13 | Daimler Chrysler Ag | Weldable anti-corrosive aluminum-magnesium alloy containing a high amount of magnesium, especially for use in automobiles |
RU2393073C1 (ru) * | 2009-03-17 | 2010-06-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Состав сварочной проволоки на основе алюминия |
-
2017
- 2017-12-06 RU RU2017142619A patent/RU2663446C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU480513A1 (ru) * | 1973-04-28 | 1975-08-15 | Предприятие П/Я М-5539 | Сплав дл сварочной проволоки на основе алюмини |
RU2082808C1 (ru) * | 1995-07-13 | 1997-06-27 | Акционерное общество открытого типа "Всероссийский институт легких сплавов" | Сплав на основе алюминия для сварки плавлением |
US6258318B1 (en) * | 1998-08-21 | 2001-07-10 | Eads Deutschland Gmbh | Weldable, corrosion-resistant AIMG alloys, especially for manufacturing means of transportation |
US6315948B1 (en) * | 1998-08-21 | 2001-11-13 | Daimler Chrysler Ag | Weldable anti-corrosive aluminum-magnesium alloy containing a high amount of magnesium, especially for use in automobiles |
RU2393073C1 (ru) * | 2009-03-17 | 2010-06-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Состав сварочной проволоки на основе алюминия |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109732239A (zh) * | 2019-02-14 | 2019-05-10 | 宁波博德高科股份有限公司 | 用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金及其制备方法 |
RU2735846C1 (ru) * | 2019-12-27 | 2020-11-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Сплав на основе алюминия |
WO2021133200A1 (ru) * | 2019-12-27 | 2021-07-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Сплав на основе алюминия |
CN113210928A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-06 | 北京科技大学 | 一种新型Al-Mg-Zn系铝合金焊丝及其制备工艺 |
US11999019B2 (en) | 2021-09-01 | 2024-06-04 | Lincoln Global, Inc. | Aluminum-based welding electrodes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4835771B1 (ja) | Ni基耐熱合金用溶接材料ならびにそれを用いてなる溶接金属および溶接継手 | |
JP6377124B2 (ja) | 加工性のある高強度耐酸化性Ni−Cr−Co−Mo−Al合金 | |
RU2663446C1 (ru) | Сплав на основе алюминия для сварочной проволоки | |
JP5170297B1 (ja) | Ni基耐熱合金用溶接材料ならびにそれを用いてなる溶接金属および溶接継手 | |
JP6197885B2 (ja) | Ni基耐熱合金用溶接材料ならびにそれを用いてなる溶接金属および溶接継手 | |
JP4835770B1 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼用溶接材料ならびにそれを用いてなる溶接金属および溶接継手 | |
JPWO2020203335A1 (ja) | 極低温用高強度溶接継手の製造方法 | |
WO2019070000A1 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼溶接金属および溶接構造物 | |
RU2393073C1 (ru) | Состав сварочной проволоки на основе алюминия | |
JP2013151743A (ja) | 大入熱溶接部の靭性および脆性き裂伝播停止特性に優れた高強度厚鋼板およびその製造方法 | |
JP6965938B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼溶接金属および溶接構造物 | |
KR102506230B1 (ko) | 오스테나이트계 스테인리스강 | |
JP6632839B2 (ja) | アルミニウム合金溶加材及びアルミニウム合金の溶接方法 | |
JP6477181B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼 | |
JP6241241B2 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼用溶接材料ならびにそれを用いてなる溶接金属および溶接継手 | |
US20230173621A1 (en) | Welding filler material | |
JP6795038B2 (ja) | オーステナイト系耐熱合金およびそれを用いた溶接継手 | |
JP5257240B2 (ja) | 溶接材料および溶接継手 | |
RU2604084C1 (ru) | Присадочный материал на основе алюминия, легированный редкоземельными металлами | |
JP6638552B2 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼用溶接材料 | |
JP2018199156A (ja) | アルミニウム合金溶加材、アルミニウム合金の溶接方法及びアルミニウム合金材 | |
WO2021060173A1 (ja) | クラッド鋼板及びその製造方法 | |
JP2021021130A (ja) | オーステナイト系耐熱合金溶接継手 | |
JP2021011610A (ja) | オーステナイト系耐熱合金溶接継手 | |
JP6638551B2 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびそれを有する溶接継手 |