RU2727383C1 - Electrode coating - Google Patents
Electrode coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2727383C1 RU2727383C1 RU2019121070A RU2019121070A RU2727383C1 RU 2727383 C1 RU2727383 C1 RU 2727383C1 RU 2019121070 A RU2019121070 A RU 2019121070A RU 2019121070 A RU2019121070 A RU 2019121070A RU 2727383 C1 RU2727383 C1 RU 2727383C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- weld metal
- chromium
- coating
- content
- metal
- Prior art date
Links
Images
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
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
- B23K35/365—Selection of non-metallic compositions of coating materials either alone or conjoint with selection of soldering or welding materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к материалам для дуговой сварки, а именно к электродным покрытиям, применяемым при изготовлении электродов для ручной дуговой сварки (РДС) низкоуглеродистых высокопрочных низколегированных сталей.The invention relates to materials for arc welding, in particular to electrode coatings used in the manufacture of electrodes for manual arc welding (RDS) of low-carbon high-strength low-alloy steels.
Для РДС этих групп сталей известны различные электродные покрытия, обеспечивающие получение механических свойств металла шва, необходимых для работы при климатических температурах не ниже минус 60°С. С понижением температуры до минус 70°С свойства металла сварного шва (к примеру - работа удара) недостаточные для эксплуатации сварных конструкций ответственного назначения в районах Крайнего Севера Российской Федерации. Поэтому решение проблемы их хладостойкости является актуальной задачей.For RDS of these groups of steels, various electrode coatings are known, which provide the mechanical properties of the weld metal required for operation at climatic temperatures not lower than minus 60 ° C. With a decrease in temperature to minus 70 ° C, the properties of the weld metal (for example, the impact work) are insufficient for the operation of critical welded structures in the Far North of the Russian Federation. Therefore, solving the problem of their cold resistance is an urgent task.
С применением современных типов электродных покрытий необходимые свойства сварных соединений достигают путем сокращения содержаний в металле легкоплавких примесей растворенных в нем водорода, азота и кислорода, а также измельчения его структуры. Использование, к примеру, известных приемов улучшения свойств электродных покрытий для сварки хладостойких конструкций недостаточно эффективно, формирование двухслойных покрытий влияет на технологичность процесса изготовления электродов и усложняет технологию их производства; использование порошков никеля, ультрадисперсных частиц тугоплавких химических соединений, дорогостоящих редкоземельных и щелочноземельных элементов способствует увеличению себестоимости электродных покрытий.With the use of modern types of electrode coatings, the required properties of welded joints are achieved by reducing the content of low-melting impurities in the metal dissolved in hydrogen, nitrogen and oxygen, as well as refining its structure. The use, for example, of known methods for improving the properties of electrode coatings for welding cold-resistant structures is not effective enough, the formation of two-layer coatings affects the manufacturability of the electrode manufacturing process and complicates the technology of their production; the use of nickel powders, ultrafine particles of refractory chemical compounds, expensive rare earth and alkaline earth elements contributes to an increase in the cost of electrode coatings.
Известны электроды марки УОНИ - 13/55 с покрытием, содержащим, мас. %: мрамор 54, плавиковый пшат 15, ферромарганец 5, ферросилиций 5, кварцевый песок 9 и ферротитан 12 [RU, патент №2005032, МКИ7 В23К 35/365, 1991]. Также известны электроды с покрытием [RU, патент №2219032, МКИ7 В23К 35/365, 2003], содержащим следующие компоненты, мас. %: плавиковый шпат 10-12, каолин 2-4, рутил 10-14, полевой шпат 6-9, ферромарганец 4-8, ферросилиций 9-12, пластификатор 1-2, мрамор остальное. Составы таких покрытий обеспечивают качественный металл сварного шва, но он имеет низкий предел прочности (до 510 Мпа), а требуемое значение ударной вязкости (не менее 34 Дж/см2) достигается при температуре испытания не ниже минус 50°С.Known electrodes brand UONI - 13/55 with a coating containing, by weight. %: marble 54, fluorite 15, ferromanganese 5, ferrosilicon 5, quartz sand 9 and ferrotitanium 12 [RU, patent No. 2005032, MKI 7 V23K 35/365, 1991]. Also known are coated electrodes [RU, patent No. 2219032, MKI 7 V23K 35/365, 2003] containing the following components, wt. %: fluorspar 10-12, kaolin 2-4, rutile 10-14, feldspar 6-9, ferromanganese 4-8, ferrosilicon 9-12, plasticizer 1-2, marble the rest. The compositions of such coatings provide high-quality weld metal, but it has a low tensile strength (up to 510 MPa), and the required impact strength (at least 34 J / cm 2 ) is achieved at a test temperature of at least minus 50 ° C.
Известен электрод марки 48XH-7 (RU, патент №2268129, МПК7 В23К 35/365, 2006.01), состоящий из стержня-проволоки марки Св-10ГНА и электродного покрытия, содержащего мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок и стекло натриевое, дополнительно содержит рутиловый концентрат, никелевый порошок, комплексную лигатуру и железный порошок. При этом комплексная лигатура содержит элементы в следующем соотношении, масс. %:Known electrode brand 48XH-7 (RU, patent No. 2268129, IPC 7 V23K 35/365, 2006.01), consisting of a rod-wire brand Sv-10GNA and an electrode coating containing marble, fluorspar, quartz sand and sodium glass, additionally contains rutile concentrate, nickel powder, complex master alloy and iron powder. The complex ligature contains elements in the following ratio, wt. %:
Введение в покрытие лигатуры в количестве 8-12% по массе обеспечивает содержание в металле шва 0,0015-0,0025% бора, 0,02-0,03% титана, 0,01-0,03% алюминия, что повышает его хладостойкость. Работа удара металла шва при температуре минус 60°С (требуемая - более 47 Дж), составила 105 Дж.The introduction of a master alloy into the coating in an amount of 8-12% by weight ensures the content of the weld metal 0.0015-0.0025% boron, 0.02-0.03% titanium, 0.01-0.03% aluminum, which increases it cold resistance. The work of impact of the weld metal at a temperature of minus 60 ° C (required - more than 47 J) was 105 J.
Недостатком данного изобретения является большое содержание и высокая себестоимость порошков алюминия и титана. Их оксиды засоряют металл шва неметаллическими включениями, что ведет к снижению его механических свойств. Введение бора в состав покрытия приводит к формированию боридной эвтектики по границам зерен металла шва, что способствует его охрупчиванию. Использование проволоки Св-10ГНА экономически не целесообразно.The disadvantage of this invention is the high content and high cost of powders of aluminum and titanium. Their oxides clog the weld metal with non-metallic inclusions, which leads to a decrease in its mechanical properties. The introduction of boron into the coating composition leads to the formation of a boride eutectic along the grain boundaries of the weld metal, which contributes to its embrittlement. The use of wire Sv-10GNA is not economically feasible.
Известно покрытие электродов для сварки углеродистых и низколегированных сталей (см. авт. свид. 1657321 СССР, МКИ5 В23К 35/362, 1991), включающее, мас. %: плавиковый шпат 22-40, ферротитан 3-10, ферромарганец 1-5, железный порошок 25-50, сфен 2-7, пылевидные отходы металлургического производства 1,0-5,0 и мрамор - остальное. Получаемый при сварке металл шва имеет содержание водорода 4,7-7,3 см3/100 г, относительное удлинение 24-30%, ударную вязкость 226,6-246,3 Дж/см2 при 20°С, сопротивление разрыву 558,6-568,4 МПа. Недостатком данного покрытия является относительно высокое содержание водорода в металле шва, что понижает прочностные свойства наплавленного металла и снижает его хладостойкость. Высокое содержание плавикового шпата обуславливает большое выделение вредных фтористых газов, что ухудшает условия труда сварщика, а также под влиянием высокой электроотрицательности ионов фтора значительно снижается устойчивость дуги при сварке.Known coating of electrodes for welding carbon and low-alloy steels (see ed. Certificate 1657321 USSR, MKI5 V23K 35/362, 1991), including, wt. %: fluorspar 22-40, ferrotitanium 3-10, ferromanganese 1-5, iron powder 25-50, sphene 2-7, metallurgical dust 1.0-5.0 and marble - the rest. Obtained by welding the weld metal has a hydrogen content of 4,7-7,3 cm 3/100 g, an elongation of 24-30%, the toughness 226,6-246,3 J / cm2 at 20 ° C, tear resistance 558.6 -568.4 MPa. The disadvantage of this coating is the relatively high content of hydrogen in the weld metal, which lowers the strength properties of the deposited metal and reduces its cold resistance. The high content of fluorspar causes a large release of harmful fluorine gases, which worsens the working conditions of the welder, and also under the influence of the high electronegativity of fluorine ions, the arc stability during welding is significantly reduced.
Прототипом для изобретения является покрытие электродов [RU, патент №2293007, МКИ В23К 35/365, 2006.01], содержащее следующие компоненты, мас. %: мрамор, плавиковый шпат, каолин, рутил 6-7, полевой шпат, ферромарганец, ферросилиций The prototype for the invention is the coating of electrodes [RU patent No. 2293007, MKI V23K 35/365, 2006.01], containing the following components, wt. %: marble, fluorspar, kaolin, rutile 6-7, feldspar, ferromanganese, ferrosilicon
и пластификатор, дополнительно введены железный порошок, алюмомагний. ферромолибден, кварцевый песок при следующем содержании компонентов, мас. %: железный порошок 16-19, ферромарганец 5-6, ферросилиций 6-7, ферромолибден 1-2, алюмомагний 1-2, кварцевый песок 1-2, рутил 6-7, полевой шпат 3-4, каолин 2-4, плавиковый шпат 10-12, органический пластификатор 1-2, мрамор остальное. Прототип обеспечивает удовлетворительные механические свойства металла шва только при климатических температурах до минус 60°С, при снижении температуры (до -70°С) ударная вязкость металла шва и его механические характеристики резко снижаются, что приводит к разрушению сварной конструкции.and a plasticizer, additionally added iron powder, aluminum magnesium. ferromolybdenum, quartz sand with the following content of components, wt. %: iron powder 16-19, ferromanganese 5-6, ferrosilicon 6-7, ferromolybdenum 1-2, aluminum-magnesium 1-2, quartz sand 1-2, rutile 6-7, feldspar 3-4, kaolin 2-4, fluorspar 10-12, organic plasticizer 1-2, marble the rest. The prototype provides satisfactory mechanical properties of the weld metal only at climatic temperatures down to minus 60 ° C, with a decrease in temperature (down to -70 ° C) the impact toughness of the weld metal and its mechanical characteristics sharply decrease, which leads to the destruction of the welded structure.
Технической задачей изобретения, является повышение предела хладноломкости при обеспечении ударной вязкости металла сварного соединения не менее 34 Дж/см2 при температурах до минус 70°С с сохранением значений его предела прочности не ниже 590 МПа.The technical objective of the invention is to increase the cold brittleness limit while ensuring the impact toughness of the welded joint metal at least 34 J / cm 2 at temperatures up to minus 70 ° C while maintaining the values of its ultimate strength at least 590 MPa.
Технический результат достигается за счет повышения механических свойств металла сварного соединения при отрицательных (до -70°С) температурах и обусловлен повышением дисперсности структурных составляющих металла шва в результате формирования в его структуре мелкодисперсной морфологии игольчатого феррита при его микролегировании компонентами электродного покрытия.The technical result is achieved by increasing the mechanical properties of the welded joint metal at negative (up to -70 ° C) temperatures and is due to an increase in the dispersion of the structural components of the weld metal as a result of the formation of a finely dispersed morphology of needle ferrite in its structure when it is microalloyed with the components of the electrode coating.
Сущность изобретения состоит в том. что электродное покрытие для дуговой сварки, содержащее мрамор, плавиковый шпат, каолин, полевой шпат, ферромарганец, ферросилиций, пластификатор, железный порошок, кварцевый песок дополнительно содержит ферротитан и модифицирующую смесь, включающую хром азотированный, хром алюмотермический, алмаз детонационного происхождения, алюминид никеля и диоксид церия при следующем соотношении компонентов, масс %,The essence of the invention is. that the electrode coating for arc welding containing marble, fluorspar, kaolin, feldspar, ferromanganese, ferrosilicon, plasticizer, iron powder, quartz sand additionally contains ferrotitanium and a modifying mixture including nitrided chromium, aluminothermic chromium, detonation diamond, nickel aluminide and cerium dioxide with the following ratio of components, wt%,
Причем модифицирующая смесь содержит, масс %:Moreover, the modifying mixture contains, wt%:
Указанный диапазон (1,5-6 масс. %) содержания модифицирующей смеси в электродном покрытии позволяет повысить значения вязкопластических свойств металла шва при отрицательных температурах путем его комплексного микролегирования. Увеличение содержания в составе электродного покрытия модифицирующей смеси выше указанного предела приводит к образованию газовых пор от азота и снижению технологических свойств обмазочной массы (ухудшение прессуемости сырой массы покрытия), а также сварочно-технологических свойств электродов (ухудшение устойчивости существования сварочной дуги, повышение разбрызгивания металла). При содержании модифицирующей смеси в покрытии меньше нижнего предела ударная вязкость металла сварного соединения (не менее 34 Дж/см2 при температуре испытания минус 70°С) не достигается.The specified range (1.5-6 wt.%) Of the content of the modifying mixture in the electrode coating makes it possible to increase the values of the viscoplastic properties of the weld metal at negative temperatures by means of its complex microalloying. An increase in the content of the modifying mixture in the composition of the electrode coating above the specified limit leads to the formation of gas pores from nitrogen and a decrease in the technological properties of the coating mass (deterioration of the compressibility of the wet mass of the coating), as well as the welding and technological properties of the electrodes (deterioration of the stability of the existence of the welding arc, increased metal spatter) ... If the content of the modifying mixture in the coating is less than the lower limit, the impact toughness of the metal of the welded joint (at least 34 J / cm 2 at a test temperature of minus 70 ° C) is not achieved.
Введение в составе модификатора частиц алмаза детонационного происхождения (АДП) с размерами частиц 1-30 мкм в диапазоне (3-7 масс. %), имеющего повышенную стойкость к графитизации, способствует образованию дополнительных центров кристаллизации в металлическом расплаве, что обуславливает измельчение зерна в металле шва. Указанный диапазон содержания микропорошка АДП в смеси позволяет получить при изготовлении покрытия однородное распределение ультрадисперсных частиц в объеме обмазочной массы, а также создает условия для повышения эффективности модифицирования металла и обеспечивает высокий уровень его механических и эксплуатационных свойств. Превышение верхнего предела содержания микропорошка АДП в составе смеси обусловливает образование в ней конгломератов частиц АДП и, как следствие создает высокую неоднородность их распределения в объеме обмазочной массы. При содержании микропорошка АДП меньше нижнего предела для достижения требуемого эффекта модифицирования наплавленного металла шва требуется повышать содержание смеси компонентов в покрытии больше величины верхнего предела, что нерационально и ведет к снижению технологических свойств обмазочной массы.The introduction of detonation-origin diamond (ADP) particles with a particle size of 1-30 μm in the range (3-7 wt.%), Which has an increased resistance to graphitization, contributes to the formation of additional crystallization centers in the metal melt, which causes grain refinement in the metal seam. The specified range of ADP micropowder content in the mixture makes it possible to obtain a uniform distribution of ultradispersed particles in the volume of the coating mass during coating production, and also creates conditions for increasing the efficiency of metal modification and ensures a high level of its mechanical and operational properties. Exceeding the upper limit of the content of ADP micropowder in the mixture causes the formation of conglomerates of ADP particles in it and, as a consequence, creates a high heterogeneity of their distribution in the volume of the coating mass. When the content of ADF micropowder is less than the lower limit, in order to achieve the required effect of modifying the deposited weld metal, it is required to increase the content of the mixture of components in the coating more than the value of the upper limit, which is irrational and leads to a decrease in the technological properties of the coating mass.
Введение в смесь микропорошка интерметаллического соединения алюминида никеля (NiAl) обеспечивает комплексное легирование металла шва никелем и алюминием. Образующийся в результате диссоциации алюминида никеля алюминий выполняет функцию раскислителя, а никель, легируя твердый раствор, повышает пластичность металла шва. Введение алюминия в покрытие в составе NiAl способствует замедлению его окисления в реакционной зоне сварки, что влияет на повышение коэффициента перехода его в металл шва и дает возможность более полно раскислить сварочную ванну. Указанный диапазон (17-42 масс. %) содержания порошка NiAl в модифицирующей смеси обеспечивает наилучшее сочетание прочностных и вязкопластических свойств металла шва. При увеличении содержания компонента NiAl сверх указанного предела интенсифицируется загрязнение металла шва неметаллическими включениями Al2O3. При содержании NiAl меньше нижнего предела количество вводимого в его составе алюминия недостаточно для раскисления металла, а недостаточное содержание никеля ухудшает работу удара при -70°С.The introduction of an intermetallic compound of nickel aluminide (NiAl) into the mixture of micropowder ensures the complex alloying of the weld metal with nickel and aluminum. The aluminum formed as a result of the dissociation of nickel aluminide acts as a deoxidizer, and nickel, alloying the solid solution, increases the ductility of the weld metal. The introduction of aluminum into the coating in the composition of NiAl slows down its oxidation in the reaction zone of welding, which affects the increase in the coefficient of its transfer to the weld metal and makes it possible to deoxidize the weld pool more completely. The specified range (17-42 wt.%) Of NiAl powder content in the modifying mixture provides the best combination of strength and viscoplastic properties of the weld metal. With an increase in the content of the NiAl component over the specified limit, the contamination of the weld metal with non-metallic Al 2 O 3 inclusions intensifies. When the NiAl content is less than the lower limit, the amount of aluminum introduced into its composition is insufficient to deoxidize the metal, and the insufficient nickel content worsens the impact work at -70 ° C.
Введение в смесь микропорошка диоксида церия (СеО2) с размером гранул 3-10 мкм в диапазоне (10-21 масс. %) способствует десульфурации металла и обеспечивает его высокий уровень хладостойкости при сохранении нормативных значений прочности.Introduction of cerium dioxide (СеО 2 ) micropowder into the mixture with a granule size of 3-10 microns in the range (10-21 wt.%) Promotes desulfurization of the metal and ensures its high level of cold resistance while maintaining the standard strength values.
При увеличении верхнего предельного значения содержания СеО2 в смеси количество растворенного кислорода в наплавленном металле увеличивается, что ухудшает механические свойства металла шва. При уменьшении содержания СеО2 в смеси сверх нижнего предела - эффекта десульфурации от его введения не происходит.With an increase in the upper limit value of the content of СеО 2 in the mixture, the amount of dissolved oxygen in the deposited metal increases, which worsens the mechanical properties of the weld metal. With a decrease in the content of СеО 2 in the mixture above the lower limit, the effect of desulfurization from its introduction does not occur.
Введение порошка в смесь хрома алюмотермического в количестве 26-65 масс % способствует повышению прочности ферритной составляющей структуры металла шва. При увеличении его содержания в смеси выше 65 масс % снижается работа удара при -70°С металла сварного соединения. При содержании хрома алюмотермического меньше нижнего предела в составе смеси предел прочности металла шва снижается до значений менее 490 МПа, что не отвечает требованиям к металлу шва, полученного при сварке электродами типа Э50А.The introduction of powder into a mixture of aluminothermic chromium in an amount of 26-65 wt% increases the strength of the ferrite component of the weld metal structure. With an increase in its content in the mixture above 65 wt%, the impact work at -70 ° C of the welded joint metal decreases. When the content of aluminothermic chromium is less than the lower limit in the composition of the mixture, the tensile strength of the weld metal decreases to values less than 490 MPa, which does not meet the requirements for the weld metal obtained by welding with E50A electrodes.
Введение порошка в смесь хрома азотированного в диапазоне 4-5% необходимо для легирования металла шва азотом, обеспечивающим формирование в структуре шва нитридов титана и алюминия. Такие термодинамически устойчивые химические соединения служат центрами кристаллизации игольчатого феррита в металле шва, что способствует повышению его пластичности при отрицательных температурах.Introduction of powder into a mixture of nitrided chromium in the range of 4-5% is necessary for alloying the weld metal with nitrogen, which ensures the formation of titanium and aluminum nitrides in the weld structure. Such thermodynamically stable chemical compounds serve as centers of crystallization of acicular ferrite in the weld metal, which contributes to an increase in its plasticity at low temperatures.
Введение в состав покрытия ферротитана в указанном диапазоне 10-16 масс % обеспечивает легирование металла шва титаном и дополнительное раскисление сварочной ванны. При уменьшении его содержания менее 10 масс. % количество титана не достаточно для легирования металла сварочной ванны. При введении в покрытие ферротитана свыше 16 масс. % увеличивается количество неметаллических оксидных включений, что снижает механические характеристики металла шва.The introduction of ferrotitanium in the specified range of 10-16 mass% provides alloying of the weld metal with titanium and additional deoxidation of the weld pool. With a decrease in its content less than 10 wt. % the amount of titanium is not enough to alloy the weld pool metal. With the introduction of ferrotitanium into the coating over 16 wt. %, the amount of non-metallic oxide inclusions increases, which reduces the mechanical characteristics of the weld metal.
ПримерExample
Покрытия наносили на стержни из сварочной проволоки марки Св08А диаметром 3,0 мм методом опрессовки.The coatings were applied to rods made of Sv08A welding wire 3.0 mm in diameter by crimping.
Изготовлено 5 опытных партий электродов с введением 3,5 масс % модифицирующей смеси заявленного состава (см табл 1). При этом, составы покрытий №2…4 находились в заявляемых пределах содержания компонентов; составы 1 и 5 - за пределами. Состав электродного покрытия приведен в таблице 2.Made 5 experimental batches of electrodes with the introduction of 3.5 mass% of the modifying mixture of the claimed composition (see table 1). At the same time, the compositions of coatings No. 2 ... 4 were within the declared limits of the content of the components; trains 1 and 5 are outside. The composition of the electrode coating is shown in Table 2.
Эффективность предлагаемого состава модифицирующей смеси оценивали по нескольким критериям: значение ударной вязкости металла шва; Содержание игольчатого феррита (ИФ) в об. %. Сварочно-технологические свойства (устойчивость горения по разрывной длине дуги); отделимость шлаковой корки оценивали по пятибальной шкале. Полученные данные приведены в таблице 1.The effectiveness of the proposed composition of the modifying mixture was assessed by several criteria: the value of the impact strength of the weld metal; The content of needle ferrite (IF) in vol. %. Welding and technological properties (combustion stability along the breaking length of the arc); the separability of the slag crust was evaluated on a five-point scale. The data obtained are shown in Table 1.
Состав модифицирующей смеси №3 из таблицы 1 выбран для определения ее оптимального содержания в электродном покрытии. В состав предлагаемого электродного покрытия вводили ее различное содержание (1, 1,5, 3,5, 6, 7 масс %). Данные приведены в таблице 2. Оптимальное количество модифицирующей смеси выбирали исходя из полученных значений ударной вязкости металла шва KCV(-70°С), Дж/см2.The composition of the modifying mixture No. 3 from Table 1 is selected to determine its optimal content in the electrode coating. The composition of the proposed electrode coating introduced its various contents (1, 1.5, 3.5, 6, 7 mass%). The data are shown in Table 2. The optimal amount of the modifying mixture was selected based on the obtained values of the impact strength of the weld metal KCV (-70 ° C) , J / cm 2 .
В экспериментах в качестве основного металла использовалась сталь 10ХСНД ГОСТ 19281-2014. Ударную вязкость сварных образцов измеряли согласно ГОСТ 6996-66 при температурах 20 С, -20 С, -40 С, -70 С. Испытания производили на копре ИО 5003-0.3-11, при отрицательных температурах применялась криокамера ККМ-1М. Сварные образцы для испытаний изготавливали по ГОСТ 9467-75 на постоянном токе силой 100А, полярность - плюс на электроде. Массу материалов измеряли на электронных аналитических весах ВЛС-60/0,1А (точность до 0,1 мг). Структуру, микроморфологию материалов и металла сварного соединения изучали с использованием оптической (цифровой микроскоп Axiovert 40MATCarlZeiss) и электронной (микроскоп FEIVersa 3D) микроскопии. Содержание легирующих элементов в структурных составляющих определяли при сканировании шлифов в локальном объеме металла до 0,5 мкм3 In the experiments, steel 10KhSND GOST 19281-2014 was used as the base metal. The impact toughness of the welded samples was measured in accordance with GOST 6996-66 at temperatures of 20 C, -20 C, -40 C, -70 C. The tests were carried out on an IO 5003-0.3-11 pile driver, at negative temperatures a KKM-1M cryochamber was used. Welded samples for testing were made in accordance with GOST 9467-75 at a constant current of 100 A, polarity - plus on the electrode. The mass of materials was measured on an electronic analytical balance VLS-60 / 0.1A (accuracy up to 0.1 mg). The structure, micromorphology of the materials and metal of the welded joint was studied using optical (Axiovert 40MATCarlZeiss digital microscope) and electron (FEIVersa 3D microscope) microscopy. The content of alloying elements in the structural components was determined by scanning thin sections in a local volume of metal up to 0.5 μm 3
Механические свойства электродов с различным содержанием модифицирующей смеси приведены в табл. 3.The mechanical properties of electrodes with different contents of the modifying mixture are given in table. 3.
В таблице представлены средние значения работы удара сварного соединения. Наилучшие сочетания механических характеристик сварного соединения получены при содержании 3,5% модифицирующей смеси в электродном покрытии. Как видно из таблицы 3, прототип не обеспечивает удовлетворительные механические свойства металла шва при температурах до -70°С, ударная вязкость металла шва ниже 34 Дж/см2, что приводит к снижению порога хладноломкости. Ударная вязкость металла шва, сваренного электродами предлагаемого состава выше 34 Дж/см2 и при температурах до -70°С составляет 72 Дж/см2, с сохранением значений его предела прочности не ниже 590 МПа.The table shows the average values of the impact work of the welded joint. The best combinations of the mechanical characteristics of the welded joint were obtained with the content of 3.5% modifying mixture in the electrode coating. As can be seen from table 3, the prototype does not provide satisfactory mechanical properties of the weld metal at temperatures up to -70 ° C, the impact strength of the weld metal is below 34 J / cm 2 , which leads to a decrease in the cold brittleness threshold. The impact toughness of the weld metal welded with electrodes of the proposed composition is higher than 34 J / cm 2 and at temperatures up to -70 ° C is 72 J / cm 2 , while maintaining the values of its ultimate strength not lower than 590 MPa.
На фиг 1 представлены структуры металла шва, сваренного: электродом с электродным покрытием прототипа, фиг 2 - электродом с покрытием предлагаемого состава. 1 - игольчатый феррит; 2 - феррит аллотриоморфный (зернограничный), 3 - феррит пластинчатый (видманштеттов).Figure 1 shows the structure of the weld metal, welded: an electrode with an electrode coating of the prototype, figure 2 - an electrode with a coating of the proposed composition. 1 - needle ferrite; 2 - allotriomorphic ferrite (grain boundary), 3 - lamellar ferrite (Widmanstätt).
Анализ проведенных металлографических исследований показал, что структура сварного шва, выполненного электродом по прототипу (фиг. 1), имеет большую долю крупных образований аллотриоморфного (полигонального) феррита (ПФ), пластинчатого феррита и небольших выделений игольчатого феррита по границам первичных кристаллитов. Структура шва, выполненного электродами с предлагаемым составом покрытия (фиг. 2) состоит в основном, из мелкодисперсного игольчатого феррита (ИФ) и небольших выделений ПФ, что обеспечивает повышенные механические свойства металла шва.The analysis of the metallographic studies carried out showed that the structure of the weld made with the electrode according to the prototype (Fig. 1) has a large proportion of large formations of allotriomorphic (polygonal) ferrite (PF), lamellar ferrite and small precipitates of acicular ferrite along the boundaries of primary crystallites. The structure of the seam made with electrodes with the proposed coating composition (Fig. 2) consists mainly of fine acicular ferrite (IF) and small precipitates of PF, which provides increased mechanical properties of the weld metal.
Повышение дисперсности структуры объясняется увеличением количества центров кристализации в металле шва за счет вводимых ультрадисперсных частиц АДП (фиг. 3). На фиг. 3 показана микрочастица АДП в металле шва, сваренного электродами с покрытием предлагаемого состава. Наличие микрочастиц АДП в структуре металла шва обеспечивается даже при минимальном содержании модифицирующей смеси в электродном покрытии.The increase in the fineness of the structure is explained by an increase in the number of crystallization centers in the weld metal due to the introduced ultrafine particles of ADP (Fig. 3). FIG. 3 shows an ADP microparticle in the weld metal welded with coated electrodes of the proposed composition. The presence of ADP microparticles in the weld metal structure is ensured even with a minimum content of the modifying mixture in the electrode coating.
Разработанный состав покрытия, обеспечивающий введение в металл швов микрочастиц, позволяет значительно снизить размер первичного аустенитного зерна и сдвинуть область превращения в область низких температур, способствуя формированию преимущественно мелкоигольчатой структуры (до 90…95 об. %) (см. фиг. 2, табл. 1). В результате комплексного легирования металла шва достигаются высокие показатели ударной вязкости (KCV≥34 Дж/см2 при температуре -70°С, при сохранении прочности не ниже значений σв=590 МПа.The developed composition of the coating, providing the introduction of microparticles into the weld metal, can significantly reduce the size of the primary austenite grain and shift the transformation region to the low temperature region, contributing to the formation of a predominantly fine-needle structure (up to 90 ... 95 vol.%) (See Fig. 2, table. 1). As a result of complex alloying of the weld metal, high impact toughness values are achieved (KCV≥34 J / cm 2 at a temperature of -70 ° C, while maintaining the strength not lower than the values of σ in = 590 MPa.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019121070A RU2727383C1 (en) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | Electrode coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019121070A RU2727383C1 (en) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | Electrode coating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2727383C1 true RU2727383C1 (en) | 2020-07-21 |
Family
ID=71741242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019121070A RU2727383C1 (en) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | Electrode coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2727383C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU212504U1 (en) * | 2022-02-11 | 2022-07-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" | Electrode for arc welding and surfacing |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1320040A1 (en) * | 1986-02-24 | 1987-06-30 | Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова | Composition of electrode coating for welding low-alloyed high-strength steel |
| RU2293007C1 (en) * | 2005-08-04 | 2007-02-10 | Закрытое акционерное общество "Завод сварочных электродов "Сибэс" | Electrode coating |
| UA42534U (en) * | 2009-02-11 | 2009-07-10 | Донбасская Государственная Машиностроительная Академия | Arc-welding electrode |
-
2019
- 2019-07-03 RU RU2019121070A patent/RU2727383C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1320040A1 (en) * | 1986-02-24 | 1987-06-30 | Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова | Composition of electrode coating for welding low-alloyed high-strength steel |
| RU2293007C1 (en) * | 2005-08-04 | 2007-02-10 | Закрытое акционерное общество "Завод сварочных электродов "Сибэс" | Electrode coating |
| UA42534U (en) * | 2009-02-11 | 2009-07-10 | Донбасская Государственная Машиностроительная Академия | Arc-welding electrode |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU212504U1 (en) * | 2022-02-11 | 2022-07-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" | Electrode for arc welding and surfacing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100738726B1 (en) | Low alloy steel weld metal and flux cored wire | |
| JP5157606B2 (en) | TIG welding method of high strength steel using flux cored wire | |
| US20080093351A1 (en) | Flux-cored wire for gas shielded arc welding for creep-resisting steels | |
| JPH0741435B2 (en) | Consumable welding rod | |
| KR100925321B1 (en) | Flux-cored wire for gas-shielded arc welding | |
| JP2016052667A (en) | Flux-cored wire for gas shield arc welding | |
| GB2204324A (en) | Welding wire | |
| JP4676940B2 (en) | Manufacturing method of metal-based flux cored wire with low slag and high fatigue strength welded joint | |
| JP5450260B2 (en) | Weld metal with excellent hot crack resistance | |
| US9409259B2 (en) | Welding compositions for improved mechanical properties in the welding of cast iron | |
| JP2012115840A (en) | Laser welded joint of steel material excellent in ductility of weld metal portion | |
| RU2727383C1 (en) | Electrode coating | |
| RU2478030C1 (en) | Powder wire for building up | |
| RU2471601C1 (en) | Ceramic flux | |
| CA1175916A (en) | Flux-cored gas-shielded welding electrode | |
| Trindade et al. | Influence of zirconium on microstructure and toughness of low-alloy steel weld metals | |
| JP2017001048A (en) | Weld metal, welding structure and flux-cored wire | |
| JP2711130B2 (en) | Gas shielded arc welding wire | |
| JPH0242313B2 (en) | ||
| EP4257281A1 (en) | Tig welding joint | |
| JPH08257791A (en) | Low hydrogen covered electrode | |
| JP5213517B2 (en) | Steel with excellent weld heat affected zone toughness | |
| RU2610374C2 (en) | Welding composite wire for arc welding of pipe and crypto-resistant steels | |
| CN110773903A (en) | CO suitable for ultralow heat input automatic welding 2Gas shielded welding wire and method for manufacturing same | |
| US5944914A (en) | Aluminothermic mixture with ferrochromium alloy |