SU1234133A1 - Состав сварочной проволоки дл сварки высокопрочных сталей - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к сварке металлов плавлением, а более конкретно к электродной низколегированной проволоке высокой прочности дл  сварки высокопрочных сталей мартенситно- го класса в среде углекислого газа.

Цель изобретени  - повышение стойкости против образовани  холодных трещин высокопрочного низколегированного шва при сварке конструкций из высокопрочных сталей.

Стойкость сварного шва против образовани  холодных трещин достигаетс  за счет оптимального легировани  хромом, никелем, молибденом вида модифицировани  ванадием и кальцием и степени и вида раскислени  металла шва титатом и кальцием.

Уменьшение концентрации хрома, ни кел  и молибдена ниже предлагаемых пределов даже при условии оптимального соедержани  титана и ванади  ведет к снижению прочности металла шва ниже 800 МПа. Это вызвано недостаточной устойчивостью переохлажденного аустенита в перлитной области, привод щей к по влению в структуре шва феррито-перлитной смеси с заметными выделени ми доэвтектоидного феррита по границам столбчатых кристаллитов . Избыток указанных элементов приводит к снижению стойкости металла шва против хрупких разрушений,что  вл етс  следствием по влени  напр женной реечной структуры верхнего бейнита.

Одним из наиболее рациональных способов повьшгени  прочности низколегированного шва при сохранении его стойкости образовани  холодных трещин  вл етс , как показали исследовани , модифицирование. При этом эффект модифицировани  определ етс  характером присутстви  и распределени  модификатора в металле шва. Наиболее благопри тным  вл етс  либо равномерное распределение модификатора в твердом растворе, либо вхождение его в состав какой-либо дисперсной равномерно распределенной фазы выделени , что в первую очередь зависит от степени и вида раскислени  металла и вида модифицировани . Используемое с помоцью проволоки предполагаемого состава модифицирование металла шва дисперсньми фазами выделени  на основе ванади  {карбидами, карбонитрида- ми и нитридами) в сочетании с предва рительным раскислением металла титаном позвол ет достичь упрочнени  шва без заметного снижени  его стойкости против образовани  холодных трещин.

Необходимый стабильньм эффект упрочнени  металла шва при оптимальном легировании его хромом, никелем и молибденом наблюдаетс  в случае содержани  ванади  в пределах 0,12- 0,3% и титана в пределах 0,06-0,15%.

Меньшее их содержание вследствие неполного вьвделени  ванади  из твердого раствора при обычных скорост х охлаждени  после сварки без подогрева не всегда позвол ет достичь необ , ходимого упрочнени , а также может приводить к ухудшению свойств металла вследствие неравномерного распределени  фаз, содержащих ванадий, при недостаточном раскислении металла

л шва титаном. Избыток титана и ванади  приводит к развитию трудно контролируемого процесса образовани  погра- ничньпс сегрегации нитридных и карбо- нитридных фаз, содержащих титан и

5 ванадий и, как следствие, к заметному повышению склонности металла шва к хрупким разрушени м.

Введением в проволоку в оптималь- Q ных пределах такого активного элемен- та-раскислйтел , как титан, способного конкурировать с. ванадием в  влении межкристаллитной внутренней адсорбции , может достигатьс  высока  равномерность .распределени  фаз выделени , следствием чего  вл етс  принципиальна  возможность получени  вьюоко- прочного низколегированного шва, стойкого против образовани  холодных трещин. Вто же врем  титан как термодинамически активный элемент в зависимости от соотношени  в проволоке концентраций его и ванади  может существенно вли ть на кинетику процессов растворени  и вьщелени  фаз на основе ванади  и в результате способствовать их коагул ции и неравномерному распределению. В св зи с этим его концентраци  в проволоке должна об зательно ограничиватьс  в зависимости от концентрации в ней ванади , однако быть достаточной дл  регулировани  процесса раскислени  металла шва. Как показали результаты исследований, это может быть осуществлено только при выполнении двух условий: соблюдении строго определенной зависимости между содержанием в проволоке ванади  и титана, строгой

5

0

5

0

5

31

регламентации в проволоке концентрации кислорода.

Необходима  степень раскислени  металла при содержании титана в предлагаемых пределах достигаетс  в случае содержани  в проволоке кислород в пределах 0,006-0,02%.

Недостаток кислорода обусловливает по вление в металле шва сульфидов типа П неблагопри тной формы, повышающих опасность возникновени  трещин сульфидного характера.

При этом наиболее полньШ стабильный эффект модифицировани  дисперсными фазами выделени  на основе ва- .йади  наблюдаетс  при выполнении соотношени : J, 2,0-3,5.

ITil

Выполнение указанных условий при содержании остальных легирующих элементов в предлагаемых пределах  вл етс  необходимым дл  получени  высокопрочного низколегированного шва, обладающего высокой стойкостью против образовани  холодных трещин. Эффект стабилизации стойкости металла шва против образовани  холодных тре- дЦ1Н, достигаемый в случае выполнений указанного услови , усиливаетс  за счет микролегировани  проволоки :к альцием в предлагаемых пределах Кальций в этих пределах оказывает заметное положительное вли ние на форму и распределение сульфиднЪй фазы в металле шва, уменьша  опасность по влени  трещин сульфидного характера. Избыток сальда  приводит к По влению заметных скоплений крупных комплексных включений сульфидного происхождени ,, снижающих стойкост металла шва против образовани  холодных трещин.

j

o

5

0

5

,

0

В пределах указанных концентраций компонентов и их соотношений при сварке высокопрочной стали типа 25ГСМ могут быть использованы, например, варианты проволокИуПриведенные в табл.1.

В табл. 2 приведены результаты. Полученные при сварке стали типа 25 ГСМ указанными выше вариантами опытной проволоки в пределах предлагаемого состава и соотношений элементов.

Стойкость металла шва против образовани  холодных тр ещин оценивалась при сварке проб Теккен. Данна  проба обладает большой конструктивной жесткостью и достаточной чувствитель- ностью, вследствие чего она получила широкое распространение при оценке низколегированных швов. Критерием оценки при испытани х служит суммарна  длина трещин в пробе, отнесенна  к общей длине шва, выраженна  в- процентах .

По Известным данным при суммарной длине трещин в пробе ниже 50% холодных трещин в натурных издели х не наблюдают.

Предлагаема  проволока обеспечивает необходимое упрочнение металла шва во всем диапазоне состава при достаточно высоком уровне пластичности и в зкости. При этом одновременно может быть сохранен высокий уровень стойкости металла шва против образовани  холодных трещин.

Сравнение приведенных результатов по различным вариантам показывает несколько об зательным  вл етс  строгое выполнение указанного отношени . Нарушение данного отношени  ведет к заметному снижению стойкости металла шва против образовани  холодных трещин.

Таблица

П р и м е ч а н и е. Образцы дл  механических испытаний

вырезались из стыков толщиной 15мм, сваренных полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа посто--  нным током обратной пол рности проволокой «J 1,4 мм на режиме: Ijg,240- 290 А; Ug 26-r29B. Контрольный шов пробы Теккен выполн етс  на режиме: I g 240-260A} Uj 26-27 В.

Составителе И, Попова Редактор М.Недолуженко Техред И.Га1|до1в Корректор И. Муска

Заказ 2936/16 Тираж 1001 Подписнбе ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Продолжение табл.I

Claims (1)

1. СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ СВАРКИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ, преимущественно в среде углекислого газа, содержащий углерод, кремний, марганец, хром,никель, молибден, титан, ванадий, железо, о тли.чающийс я тем, что, с целью стабильного

   повышения стойкости высокопрочного низколегированного шва против об— разования холодных трещин, состав до полнительно содержит кальций и кисло· род, при следующем соотношении компо· нентов, мае. 2: Углерод 0,03-0,11 Кремний 0,4-0,65 Марганец 1,1-1,5 Хром 0,05-0,35 Никель 1,2-1,6 Молибден 0,4-0,65 Титан 0,65-0,15 Ванадий 0,12-0,3 Кальций 0,005-0,025 Кислород 0,006-0,02 Железо Остальное, причем отношение содержания вана- дия к титану 2,0-3, s.

   &

   SU ,.„1234133