RU2721977C1 - Welding wire from titanium alloys - Google Patents

Welding wire from titanium alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2721977C1
RU2721977C1 RU2019142603A RU2019142603A RU2721977C1 RU 2721977 C1 RU2721977 C1 RU 2721977C1 RU 2019142603 A RU2019142603 A RU 2019142603A RU 2019142603 A RU2019142603 A RU 2019142603A RU 2721977 C1 RU2721977 C1 RU 2721977C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
welding
molybdenum
strength
alloy
Prior art date
Application number
RU2019142603A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Сергеевич Орыщенко
Валерий Петрович Леонов
Владимир Иванович Михайлов
Игорь Юрьевич Сахаров
Сергей Васильевич Кузнецов
Светлана Борисовна Баранова
Алексей Сергеевич Попов
Элина Геннадьевна Нурутдинова
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority to RU2019142603A priority Critical patent/RU2721977C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2721977C1 publication Critical patent/RU2721977C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/32Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550 degrees C
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C14/00Alloys based on titanium

Abstract

FIELD: manufacturing technology; chemistry.SUBSTANCE: invention can be used in production of filler materials for arc welding in medium of inert gases of high-strength (α+β) and pseudo-β-titanium alloys intended for use as high-strength structural high-tech material for making shipbuilding, aircraft and space equipment, as well as power plants. Welding wire contains aluminum, vanadium, molybdenum, zirconium, chromium and titanium, as well as limited content of impurities at following ratio of components, wt%: aluminum 3.5–4.5; vanadium 1.5–2.5; molybdenum 1.5–2.5; zirconium 1.0–2.0; chromium 0.5–0.7; carbon not more than 0.05; oxygen not more than 0.12; nitrogen not more than 0.03; hydrogen is not more than 0.003; titanium – the rest.EFFECT: technical result is improved strength characteristics of weld metal (up to 973 MPa) while maintaining plasticity characteristics.1 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе титана, в частности к сплавам для сварочных материалов, и может быть использовано в качестве присадочной проволоки для дуговой сварки в среде инертных газов высокопрочных (α+β)- и псевдо-β-титановых сплавов, предназначенных для использования в качестве конструкционного высокопрочного высокотехнологичного материала для изготовления конструкций судостроительной, авиационной и космической техники, а также энергетических установок.The invention relates to the field of metallurgy of titanium-based alloys, in particular to alloys for welding materials, and can be used as a filler wire for arc welding in inert gases of high-strength (α + β) - and pseudo-β-titanium alloys, intended for use as a structural high-strength high-tech material for the manufacture of structures of shipbuilding, aviation and space technology, as well as power plants.

Для сварки высокопрочных (α+β)- и псевдо-β-титановых сплавов наиболее оптимальным является применение присадочных материалов, относящихся к классу псевдо-α и низколегированных (α+β)-титановых сплавов.For welding high-strength (α + β) - and pseudo-β-titanium alloys, the most optimal is the use of filler materials belonging to the class of pseudo-α and low alloy (α + β) -titanium alloys.

Известна сварочная проволока марки СП15 по ГОСТ 27265, следующего химического состава, мас. %: алюминий 3,0-5,5; молибден 2,0-3,5; ванадий 2,0-3,5; цирконий 1,0-2,0; кремний ≤0,15; железо ≤0,30; углерод ≤0,10; кислород ≤0,15; азот ≤0,05; водород ≤0,006; сумма прочих примесей ≤0,30; титан - остальное.Known welding wire brand SP15 according to GOST 27265, the following chemical composition, wt. %: aluminum 3.0-5.5; molybdenum 2.0-3.5; vanadium 2.0-3.5; zirconium 1.0-2.0; silicon ≤0.15; iron ≤0.30; carbon ≤0.10; oxygen ≤0.15; nitrogen ≤0.05; hydrogen ≤0.006; the amount of other impurities ≤0.30; titanium - the rest.

Недостатком известной присадочной проволоки для сварки титановых сплавов, например, сплава ВТ22, является снижение прочностных характеристик полученных сварных соединений по сравнению с основным металлом [С.М. Гуревич, В.Н. Замков, Н.А. Кушниренко Сварка и термическая обработка титанового сплава ВТ22 // Автоматическая сварка, 1982, №5].A disadvantage of the known filler wire for welding titanium alloys, for example, VT22 alloy, is a decrease in the strength characteristics of the obtained welded joints compared to the base metal [S.M. Gurevich, V.N. Zamkov, N.A. Kushnirenko Welding and heat treatment of VT22 titanium alloy // Automatic welding, 1982, No. 5].

Известны сварочные проволоки марок ВТ20-1св по ГОСТ 27265, ВТ20-2св по ГОСТ 27265 и ВТ20-3св следующего химического состава, мас. %:Known welding wires of grades VT20-1sv according to GOST 27265, VT20-2sv according to GOST 27265 and VT20-3sv of the following chemical composition, wt. %:

- ВТ20-1св по ГОСТ 27265 (алюминий 2,0-3,0; молибден 0,5-1,5; ванадий 0,5-1,5; цирконий 1,0-2,0; кремний ≤0,10; железо ≤0,15; углерод ≤0,05; кислород ≤0,12; азот ≤0,04; водород ≤0,003; сумма прочих примесей ≤0,30; титан - остальное);- VT20-1sv according to GOST 27265 (aluminum 2.0-3.0; molybdenum 0.5-1.5; vanadium 0.5-1.5; zirconium 1.0-2.0; silicon ≤0.10; iron ≤0.15; carbon ≤0.05; oxygen ≤0.12; nitrogen ≤0.04; hydrogen ≤0.003; sum of other impurities ≤0.30; titanium - the rest);

- ВТ20-2св по ГОСТ 27265 (алюминий 3,5-4,5; молибден 0,5-1,5; ванадий 0,5-1,5; цирконий 1,0-2,0; кремний ≤0,10; железо ≤0,15; углерод ≤0,05; кислород ≤0,12; азот ≤0,04; водород ≤0,003; сумма прочих примесей ≤0,30; титан - остальное);- VT20-2sv according to GOST 27265 (aluminum 3.5-4.5; molybdenum 0.5-1.5; vanadium 0.5-1.5; zirconium 1.0-2.0; silicon ≤0.10; iron ≤0.15; carbon ≤0.05; oxygen ≤0.12; nitrogen ≤0.04; hydrogen ≤0.003; sum of other impurities ≤0.30; titanium - the rest);

- ВТ20-3св (патент SU 436717) (алюминий 4,7-5,8; цирконий 2,2 - 3,5; молибден 0,8-1,5; ванадий 1,3-3,2; олово 1-2%; водород ≤0,003; кислород ≤0,120; титан - остальное).- VT20-3sv (patent SU 436717) (aluminum 4.7-5.8; zirconium 2.2-3.5; molybdenum 0.8-1.5; vanadium 1.3-3.2; tin 1-2 %; hydrogen ≤0.003; oxygen ≤0.120; titanium - the rest).

Использование сварочной проволоки марки ВТ20-2св для изготовления сварных соединений титановых сплавов, например, сплава марки ВТ20, приводит к уменьшению временного сопротивления металла шва при увеличении толщины свариваемого металла. [Р.С. Курочко, Н.Н. Мануйлов, Л.А. Груздева, Е.А. Борисова Присадочная проволока для сварки высокопрочных титановых сплавов // Сварочное производство, 1977, №3].The use of welding wire of the VT20-2sv brand for the manufacture of welded joints of titanium alloys, for example, an alloy of the VT20 brand, leads to a decrease in the temporary resistance of the weld metal with an increase in the thickness of the welded metal. [R.S. Kurochko, N.N. Manuylov, L.A. Gruzdeva, E.A. Borisova Filler wire for welding high-strength titanium alloys // Welding production, 1977, No. 3].

Применение проволоки марки ВТ20-3св для аргонодуговой сварки титановых сплавов, например, сплава ВТ22, приводит к снижению ударной вязкости металла шва [М.А. Хорев, В.И. Лукин, А.В. Иода, Е.С. Силкина и др. Присадочные материалы для сварки конструкционных титановых сплавов // Технология легких сплавов, 1990, №5].The use of VT20-3sv grade wire for argon-arc welding of titanium alloys, for example, VT22 alloy, reduces the toughness of the weld metal [M.A. Horev, V.I. Lukin, A.V. Ioda, E.S. Silkina et al. Filler materials for welding structural titanium alloys // Light alloy technology, 1990, No. 5].

Известны сварочные проволоки марок ВТ6св и СПТ-2 по ГОСТ 27265 следующих химических составов, мас. %:Known welding wires of grades VT6sv and SPT-2 according to GOST 27265 of the following chemical compositions, wt. %:

- ВТ6св (алюминий 3,5-4,5; ванадий 2,5-3,5; кремний ≤0,10; железо ≤0,15; углерод ≤0,05; кислород ≤0,12; азот ≤0,04; водород ≤0,003; сумма прочих примесей ≤0,30; титан - остальное);- VT6sv (aluminum 3.5-4.5; vanadium 2.5-3.5; silicon ≤0.10; iron ≤0.15; carbon ≤0.05; oxygen ≤0.12; nitrogen ≤0.04 ; hydrogen ≤0.003; sum of other impurities ≤0.30; titanium - the rest);

- СПТ-2 (алюминий 3,5-4,5; ванадий 2,5-3,5; цирконий 1,0-2,0; кремний ≤0,10; железо ≤0,15; углерод ≤0,05; кислород ≤0,12; азот ≤0,04; водород ≤0,003; сумма прочих примесей ≤0,30; титан - остальное).- SPT-2 (aluminum 3.5-4.5; vanadium 2.5-3.5; zirconium 1.0-2.0; silicon ≤0.10; iron ≤0.15; carbon ≤0.05; oxygen ≤0.12; nitrogen ≤0.04; hydrogen ≤0.003; sum of other impurities ≤0.30; titanium - the rest).

Недостатком вышеперечисленных сварочных проволок при использовании их в качестве присадочного материала в процессе аргонодуговой сварки титановых сплавов, например, сплава ВТ22, является недостаточный уровень прочностных характеристик полученных сварных соединений [С.М. Гуревич, В.Н. Замков, Н.А. Кушниренко Сварка и термическая обработка титанового сплава ВТ22 // Автоматическая сварка, 1982, №5].The disadvantage of the above welding wires when using them as filler material in the process of argon-arc welding of titanium alloys, for example, VT22 alloy, is the insufficient level of strength characteristics of the obtained welded joints [S.M. Gurevich, V.N. Zamkov, N.A. Kushnirenko Welding and heat treatment of VT22 titanium alloy // Automatic welding, 1982, No. 5].

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сварочная проволока на основе титана СПТ-2 (ГОСТ 27265), имеющая самую высокую прочность из вышеперечисленных и содержащая, масс. %: алюминий 3,5-4,5; ванадий 2,5-3,5; цирконий 1,0-2,0; кремний ≤0,10; железо ≤0,15; углерод ≤0,05; кислород ≤0,12; азот ≤0,04; водород ≤0,003; сумма прочих примесей ≤0,30; титан - остальное.The closest analogue taken as a prototype is a welding wire based on titanium SPT-2 (GOST 27265), which has the highest strength of the above and containing, mass. %: aluminum 3.5-4.5; vanadium 2.5-3.5; zirconium 1.0-2.0; silicon ≤0.10; iron ≤0.15; carbon ≤0.05; oxygen ≤0.12; nitrogen ≤0.04; hydrogen ≤0.003; the amount of other impurities ≤0.30; titanium - the rest.

Техническим результатом предложенного изобретения является создание сварочной проволоки для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов высокопрочных титановых (α+β)- и псевдо-β-сплавов, обеспечивающей повышение характеристик прочности металла шва (до 973 МПа) при сохранении характеристик пластичности.The technical result of the proposed invention is the creation of a welding wire for arc welding with a non-consumable electrode in an inert gas environment of high-strength titanium (α + β) - and pseudo-β-alloys, which provides an increase in the strength characteristics of the weld metal (up to 973 MPa) while maintaining the ductility characteristics.

Технический результат достигается в результате того, что сварочная проволока на основе титана включает алюминий, ванадий, молибден, цирконий, хром, остальное примеси при следующем соотношении компонентов, мас. %: алюминий 3,5-4,5; ванадий 1,5-2,5; молибден 1,5-2,5; цирконий 1,0-2,0; хром 0,5-0,7; углерод не более 0,05; кислород не более 0,12; азот не более 0,03; водород не более 0,003; титан - остальное.The technical result is achieved as a result of the fact that the welding wire based on titanium includes aluminum, vanadium, molybdenum, zirconium, chromium, the rest of the impurities in the following ratio of components, wt. %: aluminum 3.5-4.5; vanadium 1.5-2.5; molybdenum 1.5-2.5; zirconium 1.0-2.0; chrome 0.5-0.7; carbon no more than 0.05; oxygen no more than 0.12; nitrogen not more than 0.03; hydrogen not more than 0.003; titanium - the rest.

Предложенная сварочная проволока относится к классу низколегированных (α+β)-титановых сплавов с молибденовым эквивалентом (Моэкв) на уровне 4,42% - среднее значение (от 3,4 до 5,44%). Сплав комплексно легирован изоморфными (ванадий, молибден) и эвтектоидными (хром) β-стабилизаторами, α-стабилизаторами (алюминий) и нейтральным упрочнителем (цирконий).The proposed welding wire belongs to the class of low-alloy (α + β) titanic alloys with molybdenum equivalent (Mo eq) at 4.42% - average value (from 3.4 to 5.44%). The alloy is complexly alloyed with isomorphic (vanadium, molybdenum) and eutectoid (chromium) β-stabilizers, α-stabilizers (aluminum) and a neutral hardener (zirconium).

Для сварочной проволоки из сплава-прототипа (СПТ-2), изготавливаемой по ГОСТ 27265, молибденовый эквивалент составляет 1,8-2,5%.For the welding wire of the prototype alloy (SPT-2), manufactured in accordance with GOST 27265, the molybdenum equivalent is 1.8-2.5%.

Повышение значений молибденового эквивалента связано с дополнительным легированием предложенной сварочной проволоки β-стабилизаторами (молибден, хром), что приводит к положительным эффектам комплексного легирования (например, при сварке нового псевдо-β-титанового сплава ПТ-48 повышаются химическая и структурная однородность и механические свойства различных зон сварного соединения, а также увеличивается предел прочности без снижения пластичности сварного шва).The increase in the molybdenum equivalent value is associated with additional alloying of the proposed welding wire with β-stabilizers (molybdenum, chromium), which leads to positive effects of complex alloying (for example, when welding a new pseudo-β-titanium alloy PT-48, the chemical and structural uniformity and mechanical properties increase different zones of the welded joint, and also increases the tensile strength without reducing the ductility of the weld).

Хром является эффективным упрочнителем в титановых сплавах. Содержание в сварочной проволоке хрома от 0,5 до 0,7% выбрано по причине уменьшения ликвации легирующего элемента в процессе изготовления слитка и внутри зерна, что способствует термической стабильности титановой сварочной проволоки. Помимо этого, содержание хрома ограничено в виду дополнительного легирования сплава β-стабилизаторами (хром и молибден), с целью повышения уровня механических свойств проволоки и сварных соединений.Chromium is an effective hardener in titanium alloys. The content of chromium in the welding wire from 0.5 to 0.7% was selected due to a decrease in segregation of the alloying element during the manufacturing process of the ingot and inside the grain, which contributes to the thermal stability of the titanium welding wire. In addition, the chromium content is limited due to the additional alloying of the alloy with β-stabilizers (chromium and molybdenum), in order to increase the level of mechanical properties of the wire and welded joints.

Совместное легирование хромом и молибденом обеспечивает постоянство суммарного количества β-стабилизаторов (центральные участки дендритов обогащены молибденом, а участки прилегающие к границам - хромом) в различных зонах сварного соединения, тем самым повышая прочностные и пластические характеристики [Попова М.А., Россина Н.Г, Попов Н.А. Процессы выделения α2-фазы в сплавах титан-алюминий. Титан, 2016, №4]. Помимо этого одновременное легирование несколькими β-стабилизирующими элементами позволяет получить более равномерный и дисперсный распад фазовых составляющих различных зон сварного соединения. Молибден в количестве до 2,5% повышает прочностные характеристики сварного соединения. При дальнейшем увеличении содержания молибдена происходит снижение пластичности, что связано с образованием большого количества пересыщенной α'-фазы в процессе термического цикла сварки.Joint alloying with chromium and molybdenum ensures the constancy of the total number of β-stabilizers (the central sections of the dendrites are enriched with molybdenum, and the sections adjacent to the boundaries are enriched with chromium) in different zones of the welded joint, thereby increasing the strength and plastic characteristics [Popova MA, Rossina N. G. Popov N.A. The processes of separation of the α 2 phase in titanium-aluminum alloys. Titan, 2016, No. 4]. In addition, the simultaneous alloying with several β-stabilizing elements allows to obtain a more uniform and dispersed decomposition of the phase components of different zones of the welded joint. Molybdenum in an amount of up to 2.5% increases the strength characteristics of the welded joint. With a further increase in the molybdenum content, a decrease in ductility occurs, which is associated with the formation of a large amount of a supersaturated α'-phase during the thermal welding cycle.

Алюминий повышает предел прочности сварного соединения, но при введении в сплав больше 5% происходит заметное снижение пластичности и технологичности изготовления в процессе волочения проволок. С повышением содержания в сплаве алюминия увеличивается допустимое количество молибдена, что обусловлено его повышенной растворимостью в α-титане.Aluminum increases the tensile strength of the welded joint, but when introduced into the alloy more than 5%, there is a noticeable decrease in ductility and manufacturability in the process of wire drawing. With an increase in the content of aluminum in the alloy, the permissible amount of molybdenum increases, due to its increased solubility in α-titanium.

Ванадий умеренно упрочняет титан при незначительном снижении его пластичности, что объясняется увеличением содержания более прочной β-фазы в α-матрице. Содержание ванадия относительно сплава-прототипа понижено до 1,5-2,5%, ввиду дополнительного легирования сплава β-стабилизаторами (молибден, хром).Vanadium moderately hardens titanium with a slight decrease in its ductility, which is explained by an increase in the content of the stronger β-phase in the α-matrix. The vanadium content relative to the prototype alloy is reduced to 1.5-2.5%, due to the additional alloying of the alloy with β-stabilizers (molybdenum, chromium).

Легирование сплава и сварного шва цирконием 1,0-2,0% при сварке высокопрочного псевдо-β-титанового сплава повышает равномерность распада метастабильной β-фазы при старении, уменьшает отрицательное влияние сегрегаций легирующих элементов на структуру высоколегированных β-сплавов в зоне сплавления, способствуя более равномерному участию элементов в пластической деформации при нагружении. Цирконий повышает термическую стабильность, коррозионную стойкость сплавов Ti-Mo, увеличивает прокаливаемость, подавляет образование ω-фазы при низких температурах старения и уменьшает окисление.The alloying of the alloy and the weld with zirconium 1.0-2.0% during welding of high-strength pseudo-β-titanium alloy increases the uniformity of decomposition of the metastable β-phase during aging, reduces the negative effect of segregation of alloying elements on the structure of high-alloy β-alloys in the alloy zone, contributing to more uniform participation of elements in plastic deformation under loading. Zirconium increases thermal stability, corrosion resistance of Ti-Mo alloys, increases hardenability, inhibits the formation of the ω phase at low aging temperatures and reduces oxidation.

Кислород стабилизирует α-фазу, хорошо растворяясь в α-титане, существенно упрочняет титан. Каждые 0,1% кислорода (по массе) повышают прочностные свойства титана на 130 МПа, что связано с сильным искажением решетки α-титана из-за внедрения атомов кислорода в октаэдрические пустоты. Однако при сварке возможно дополнительное окисление металла шва при нарушении защиты зоны сварки, поэтому в сварочной проволоке интервал содержания кислорода ограничен до 0,12%.Oxygen stabilizes the α-phase, dissolving well in α-titanium, significantly strengthens titanium. Every 0.1% oxygen (by mass) increases the strength properties of titanium by 130 MPa, which is associated with a strong distortion of the α-titanium lattice due to the incorporation of oxygen atoms into octahedral voids. However, during welding, additional oxidation of the weld metal is possible in case of violation of the protection of the welding zone, therefore, in the welding wire, the oxygen content interval is limited to 0.12%.

В области малых концентраций углерод повышает пределы прочности и текучести титана; при концентрациях углерода более 0,2% образуются твердые карбиды, снижающие ударную вязкость и затрудняющие механическую обработку. В связи с этим содержание углерода в предлагаемом сплаве ограничено интервалом до 0,05%.In the field of low concentrations, carbon increases the strength and yield strength of titanium; at carbon concentrations of more than 0.2%, solid carbides are formed, which reduce toughness and complicate machining. In this regard, the carbon content in the proposed alloy is limited to an interval of 0.05%.

Азот - вредная примесь в титановых сплавах, существенно снижающая пластичность, и поэтому его содержание в предлагаемом сплаве регламентируется в пределе до 0,03%.Nitrogen is a harmful impurity in titanium alloys, significantly reducing ductility, and therefore its content in the proposed alloy is regulated in the limit up to 0.03%.

Водород образует раствор типа внедрения и также относится к категории вредных примесей, так как вызывает водородную хрупкость титановых сплавов. В предлагаемом сплаве содержание водорода ограничено интервалом до 0,003%.Hydrogen forms a solution of the interstitial type and also belongs to the category of harmful impurities, since it causes hydrogen brittleness of titanium alloys. In the proposed alloy, the hydrogen content is limited to an interval of 0.003%.

Пример выполнения:Execution Example:

Из предлагаемого титанового сплава изготавливали слитки размером ∅ 360×310 мм методом двойного вакуумно-дугового переплава. Далее проводился нагрев слитков до температур 950°С-1180°С и последующий прокат до диаметра 50 мм. Отпрессованную заготовку разрезали на части, проводили механическую обработку для удаления поверхностных дефектов. После чего заготовки нагревали до температур 880°С-980°С и осуществляли прокат до диаметра 8 мм.Ingots ∅ 360 × 310 mm in size were made from the proposed titanium alloy by the double vacuum arc remelting method. Next, the ingots were heated to temperatures of 950 ° С-1180 ° С and subsequent rolling to a diameter of 50 mm. The pressed billet was cut into pieces, machined to remove surface defects. After that, the preforms were heated to temperatures of 880 ° С-980 ° С and rolled to a diameter of 8 mm.

Полученные проволочные заготовки (катанки) проходили многократное волочение до диаметров 2 и 4 мм. После этого было произведено травление сварочной проволоки. Окончательная операция процесса изготовления - вакуумный отжиг для дегазации конечного продукта.The resulting wire blanks (wire rods) underwent multiple drawing to diameters of 2 and 4 mm. After that, the welding wire was etched. The final step in the manufacturing process is vacuum annealing to degass the final product.

В качестве основного металла для исследования свойств сварных соединений был выбран псевдо-β-титановый сплав марки ПТ-48 (патент RU 2690257 С1) в виде плиты размером 100×100×600 мм. Из плиты механическим способом вырезали пластины толщиной 20 мм для изготовления сварных соединений. Сварку плит выполняли в виде стыковых соединений ручной аргонодуговой сваркой с присадочным материалом (таблица 1).As the base metal for studying the properties of welded joints, a PT-48 pseudo-β-titanium alloy (patent RU 2690257 C1) in the form of a plate 100 × 100 × 600 mm in size was chosen. From a plate, plates 20 mm thick were mechanically cut out for the manufacture of welded joints. The plates were welded in the form of butt joints by manual argon-arc welding with filler material (table 1).

Figure 00000001
Figure 00000001

Далее были определены следующие характеристики полученных полуфабрикатов (проволоки) и сварных соединений:Next, the following characteristics of the obtained semi-finished products (wire) and welded joints were determined:

- механические характеристики при испытаниях проволоки на статическое растяжение при комнатной температуре по ГОСТ 27265 (временное сопротивление и относительное удлинение);- mechanical characteristics during static tensile testing of the wire at room temperature according to GOST 27265 (temporary resistance and elongation);

- механические характеристики при испытаниях образцов, вырезанных из металла шва сварных соединений, на статическое растяжение по ГОСТ 6996.- mechanical characteristics during testing of samples cut from weld metal of welded joints, for static tension according to GOST 6996.

В таблице 2 приведены стандартные механические свойства проволоки, изготовленной из предлагаемого сплава и сплава-прототипа. Механические свойства предлагаемой сварочной проволоки выше, чем проволоки из сплава-прототипа.Table 2 shows the standard mechanical properties of a wire made from the proposed alloy and prototype alloy. The mechanical properties of the proposed welding wire is higher than the wire of the prototype alloy.

Figure 00000002
Figure 00000002

В таблице 3 представлены прочностных характеристики металла шва сварных соединений, полученных ручной аргонодуговой сваркой с применением в качестве присадочного материала проволоки-прототипа (СПТ-2) и предлагаемой сварочной проволоки.Table 3 presents the strength characteristics of the weld metal of the welded joints obtained by manual argon arc welding using the prototype wire (SPT-2) and the proposed welding wire as filler material.

Figure 00000003
Figure 00000003

Из таблицы 3 следует, что при использовании предлагаемой сварочной проволоки в качестве присадочного материала в процессе аргонодуговой сварки титанового псевдо-β-сплава по сравнению с проволокой-прототипом (СПТ-2), значение временного сопротивления металла шва повысилось на 250 МПа, значение предела текучести на 222 МПа при сохранении характеристик пластичности на уровне сплава-прототипа.From table 3 it follows that when using the proposed welding wire as a filler material in the process of argon-arc welding of titanium pseudo-β-alloy compared to the prototype wire (SPT-2), the value of the temporary resistance of the weld metal increased by 250 MPa, the value of yield strength 222 MPa while maintaining the plasticity characteristics at the level of the prototype alloy.

Полученные результаты по увеличению прочности металла шва сварных соединений позволяют уменьшить высоту усиления шва, в результате чего повышается технико-экономический эффект при изготовлении конструкций, а именно повышается производительность процесса и уменьшается расход присадочного материала.The obtained results on increasing the strength of the weld metal of the welded joints reduce the height of the weld reinforcement, which increases the technical and economic effect in the manufacture of structures, namely, increases the productivity of the process and reduces the consumption of filler material.

При этом комплексное легирование сварочной проволоки тремя (β-стабилизирующими элементами (Mo, Cr, V) позволяет получить однородную структуру во всех зонах сварного соединения.In this case, complex alloying of the welding wire with three (β-stabilizing elements (Mo, Cr, V) allows you to get a homogeneous structure in all areas of the welded joint.

Предлагаемая сварочная проволока может использоваться в качестве присадочного материала для дуговой сварки в среде инертных газов высокопрочных титановых (α+β)- и псевдо-β-сплавов в среде инертных газов. Металл шва сварных соединений, полученных с применением предлагаемой сварочной проволоки, обладает более высокими значениями временного сопротивления (973 МПа) при сохранении характеристик пластичности по сравнению с металлом шва сварных соединений, изготовленных с применением ранее известных присадочных материалов.The proposed welding wire can be used as a filler material for arc welding in the environment of inert gases of high-strength titanium (α + β) - and pseudo-β-alloys in the environment of inert gases. The weld metal of welded joints obtained using the proposed welding wire has higher values of temporary resistance (973 MPa) while maintaining ductility characteristics compared to weld metal of welded joints made using previously known filler materials.

Claims (2)

Проволока сварочная на основе титана, содержащая алюминий, ванадий, цирконий, титан и примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хром и молибден, при этом ограничено содержание углерода, кислорода, азота и водорода в качестве примесей при следующем соотношении компонентов, мас.%:Welding wire based on titanium containing aluminum, vanadium, zirconium, titanium and impurities, characterized in that it additionally contains chromium and molybdenum, while the content of carbon, oxygen, nitrogen and hydrogen as impurities is limited in the following ratio of components, wt.% : АлюминийAluminum 3,5-4,5             3.5-4.5 ВанадийVanadium 1,5-2,5             1.5-2.5 МолибденMolybdenum 1,5-2,5             1.5-2.5 ЦирконийZirconium 1,0-2,0             1.0-2.0 ХромChromium 0,5-0,7                         0.5-0.7 УглеродCarbon не более 0,05  no more than 0,05 КислородOxygen не более 0,12  no more than 0.12 АзотNitrogen не более 0,03              no more than 0,03 ВодородHydrogen не более 0,003no more than 0,003 ТитанTitanium остальное                    rest
RU2019142603A 2019-12-17 2019-12-17 Welding wire from titanium alloys RU2721977C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019142603A RU2721977C1 (en) 2019-12-17 2019-12-17 Welding wire from titanium alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019142603A RU2721977C1 (en) 2019-12-17 2019-12-17 Welding wire from titanium alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2721977C1 true RU2721977C1 (en) 2020-05-25

Family

ID=70803242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019142603A RU2721977C1 (en) 2019-12-17 2019-12-17 Welding wire from titanium alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2721977C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112975210A (en) * 2021-04-28 2021-06-18 西安稀有金属材料研究院有限公司 Welding wire for TC18 titanium alloy and welding method thereof
CN115044802A (en) * 2021-03-08 2022-09-13 南京理工大学 Titanium alloy suitable for additive manufacturing
CN117444468A (en) * 2023-12-25 2024-01-26 内蒙金属材料研究所 High-strength crack-inhibiting titanium alloy welding wire and preparation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU188278A1 (en) * 1965-07-28 1966-10-20 С. М. Гуревич, В. Е. Блащук, Ф. Р. Куликов, А. С. Пераи Н. Л. Кушниренко, Н. Ф. Аиошкин , С. Б. орозни ELECTRODE WIRES FOR TITANIZED MELT WELDING
SU560721A1 (en) * 1976-01-26 1977-06-05 Предприятие П/Я Р-6327 The composition of the welding wire
SU653844A1 (en) * 1976-04-02 1988-07-15 Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Welding wire composition
CN107486650A (en) * 2017-09-08 2017-12-19 西安西工大超晶科技发展有限责任公司 A kind of high-temperature titanium alloy welding wire and its welding method
RU2690768C1 (en) * 2017-12-21 2019-06-05 Акционерное Общество "Чепецкий Механический Завод" (Ао Чмз) Titanium-based alloy and bar from titanium-based alloy

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU188278A1 (en) * 1965-07-28 1966-10-20 С. М. Гуревич, В. Е. Блащук, Ф. Р. Куликов, А. С. Пераи Н. Л. Кушниренко, Н. Ф. Аиошкин , С. Б. орозни ELECTRODE WIRES FOR TITANIZED MELT WELDING
SU560721A1 (en) * 1976-01-26 1977-06-05 Предприятие П/Я Р-6327 The composition of the welding wire
SU653844A1 (en) * 1976-04-02 1988-07-15 Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Welding wire composition
CN107486650A (en) * 2017-09-08 2017-12-19 西安西工大超晶科技发展有限责任公司 A kind of high-temperature titanium alloy welding wire and its welding method
RU2690768C1 (en) * 2017-12-21 2019-06-05 Акционерное Общество "Чепецкий Механический Завод" (Ао Чмз) Titanium-based alloy and bar from titanium-based alloy

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115044802A (en) * 2021-03-08 2022-09-13 南京理工大学 Titanium alloy suitable for additive manufacturing
CN115044802B (en) * 2021-03-08 2023-06-02 南京理工大学 Titanium alloy suitable for additive manufacturing
CN112975210A (en) * 2021-04-28 2021-06-18 西安稀有金属材料研究院有限公司 Welding wire for TC18 titanium alloy and welding method thereof
CN117444468A (en) * 2023-12-25 2024-01-26 内蒙金属材料研究所 High-strength crack-inhibiting titanium alloy welding wire and preparation method thereof
CN117444468B (en) * 2023-12-25 2024-04-05 内蒙金属材料研究所 High-strength crack-inhibiting titanium alloy welding wire and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2721977C1 (en) Welding wire from titanium alloys
JP5335056B2 (en) Aluminum alloy wire for bolt, bolt and method for producing the same
RU2425164C1 (en) Secondary titanium alloy and procedure for its fabrication
JP5442857B2 (en) High-strength near β-type titanium alloy and method for producing the same
KR102059886B1 (en) Titanium material for hot rolling
KR102356191B1 (en) high strength titanium alloy
JPH08120373A (en) High creep strength titanium alloy and its production
CA3110188C (en) High strength fastener stock of wrought titanium alloy and method of manufacturing the same
JP2006111935A (en) NEAR beta-TYPE TITANIUM ALLOY
KR20210050546A (en) Creep-resistant titanium alloy
JP6844706B2 (en) Titanium plate
JP6065168B1 (en) Titanium sheet and manufacturing method thereof
RU2721976C1 (en) Welding wire from titanium alloys
EP0476043B1 (en) Improved nickel aluminide alloy for high temperature structural use
JP5802114B2 (en) Aluminum alloy wire for bolt, bolt and method for producing aluminum alloy wire for bolt
RU2776521C1 (en) Titanium-based alloy and a product made of it
US20210402524A1 (en) Nickel-chromium alloy and method of making the same
US3457068A (en) Titanium-base alloys
JP2691713B2 (en) Method for producing Cr-Ni-based stainless steel having excellent hot workability
JPH0234743A (en) Chrome-base alloy wire rod and its manufacture