SU1676777A1 - Состав электродного покрыти дл сварки никел - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварке, в частности-к сварочным покрытым электродам. Цель изобретени  - повышение твердости и механических свойств сварного шва. Состав электродного покрыти  содержит, мзс.%: мрамор 40-50; плавиковый шпат 30-40; полевой шпат 3-5; двуокись титана 2-4; бентонит 2-4; карбид титана 8-16; молибден 2-8. Легирующа  и раскисл юща  часть состава электродного покрыти , состо ща  из молибдена и карбида титана, в соотношении друг к другу в пределах 0,125-1,0 способствует образованию однофазной структуры металла сварного шва с развитой поверхностью зерен, что позвол ет повысить прочностные и пластические свойства сварного швз. 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к сварочным материалам, а именно к составам электродных покрытий, предназначеннымдл  ручной дуговой сварки конструкционных материалов , преимущественно никел .

Цель изобретени  - повышение твердости и механических свойств сварного шва.

Содержание компонентов в покрытии дает возможность получать шлакдипа СаО- СаР2-5Ю2СДобавкойТ1О2,близкого к эвтектическому составу (температура плавлени  шлаковой основы 1410-1430 К; в зкость шлака (иЗ-Па-с; коэффициент основности 3,90; плотность шлака 2,78 г/см3).

Плавиковый шпат относитс  к газошла- кообразующим компонентам, вводитс  в покрытие с целью газовой защиты сварочной ванны от азота и кислорода воздуха, способствует снижению пористости в металле шва за счет более полного св зывани  водорода в стойкие соединени  ОН, HF и

удалени  его из зоны сварки, разжижает шлак и способствует получению качественного металла шва.

При содержании плавикового шпата менее 30,0% шлак становитс  тугоплавким, происходит недостаточное рафинирование металла шва, замедл ютс  процессы раскислени , что способствует возникновению пористости и охрупчиванию металла шва, тем самым снижаетс  качество металла шва.

Содержание плавикового шпата в покрытии более 40,0% приводит к снижению в зкости сварочного шлака, нарушению качества защиты металла и его формировани , а также к плохой отделимости шлаковой корки. Значительно оказываетс  его анти- стабилизирующа  способность, что приводит к снижению устойчивости горени  дуги.

Присутствие в покрытии плавикового шпата способствует понижению температуО

Os

VI VJ

VI

ры плавлени  и снижает активность оксида TI02 в высокотемпературной части зоны плавлени  на границе раздела фаз шлак-металл .

Мрамор в большей степени выполн ет газозащитные функции покрыти , оттесн   воздух от дугового промежутка за счет выдел ющихс  при диссоциации оксидов СОа и СО, что приводит к снижению содержани  азота в металле шва и, следовательно, к активизации газовой защиты зоны сварки. Кроме того, образующийс  при диссоциации оксид СаО активно участвует в рафинировании металла шва через способность св зывать в нерастворимые соединени  и удал ть в шлак серу и фосфор. Оксид СаО способствует очистке расплавленного металла шва от неметаллических включений, взаимодейству  с оксидом SI02 и образу  соединени  типа СаО SI02, легко переход щие в шлак.

Уменьшение содержани  мрамора в покрытии ниже 40% нецелесообразно, так как при этом повышаетс  склонность металла к образованию пор от азота воздуха, проникающего в зону дуги из-за недостатбчной газовой защиты.

При содержании мрамора в покрытии от 40 до 50% включительно пористость отсутствует благодар  эффективной защите от азота воздуха и достаточному количеству карбида титана и молибдена как раскисли- телей.

При дальнейшем увеличении мрамора, т.е. более 50% в покрытии, происходит значительное образование С02, СО и 02t создающее сильное газовое дутье. Резко ухудшаютс  такие технологические свойства электродов, как разбрызгивание, равномерность покрыти  шва шлаком, формирование шва и т.д. Усиливаетс  окисление металла газовой средой, раскислителей становитс  недостаточно, особенно при небольших количествах карбида титана и молибдена , что приводит к пористости от кислорода и его соединений.

Двуокись титана - шлакообразующий компонент способствует защите сварочной ванны от взаимодействи  с окружающей атмосферой , а также способствует получению мелкочешуйчатых сварных швов с легко удал емой шлаковой коркой. Двуокись титана легко переходит в шлак, снижает содержание металлических включений в наплавленном металле, придает шлаку свойство жидкотекучести и легкой всплываемости, способствует переносу металла преимущественно в виде мелких капель и снижает разбрызгивание электродного металла. Двуокись титана уменьшает температурный

интервал затвердевани  шлака. Окислы титана , взаимодейству  с окислами никел , образуют титанаты, легко удал ющиес  в шлак. Это приводит к снижению содержани  растворенного кислорода в металле и повышению пластических свойств сварных соединений. Введение двуокиси титана с состав фтористо-кальциевого покрыти  с целью снижени  содержани  водорода в на0 плавленном металле наиболее эффективно по сравнению с другими аналогичными соединени ми , так как двуокись титана значительно повышает термодинамическую активность фтористого кальци . В результа5 те водород св зываетс  в стойкое нерастворимое в металле соединение Н F и удал етс  из металла и зоны сварки. Двуокись титана в большей степени способствует повышению стабильности горени  дуги.

0 Уменьшение содержани  двуокиси титана в покрытии ниже 2% нецелесообразно, так как даже с учетом двуокиси титана, образующейс  при взаимодействии карбида титана с кислородсодержащими соедине5 ни ми шлакова  система CaO-CaF2 SI02-TI02 переходит в доэвтектическое состо ние по диаграмме плавкости.

При содержании двуокиси титана в покрытии 2-4% включительно по диаграмме

0 плавкости система CaO-CaF2-SI02+TI02 находитс  в пределах эвтектического состо ни  и здесь наиболее полно про вл етс  весь комплекс положительных свойств от двуокиси титана.

5 При дальнейшем увеличении двуокси титана в покрытии, т.е. более 4%. шлакова  система CaO-CaF2.-Si02+Ti02 по диаграмме плавкости переходит в область заэвтек- тического состо ни  со значительным по0 вышением температуры плавлени , что неблагопри тно сказываетс  на сварочно- технологических свойствах сварочного шлака .

Полевой шпат и бентонит в случае при5 мен ютс  как компоненты-пластификаторы . Их основное назначение- в комплексе друг с другом способствовать формированию качественного электродного покрыти  на электродном стержне при изготовлении

0 методом опрессовки.

В случае применени  покрытий, содержание полевого шпата в которых не достигало нижних значений, т.е. меньше 3,0%, а бентонита превышало верхние значени ,

5 т.е. более 4,0% и наоборот соответственно не достигало нижних значений по бентониту 2,0% и превышало по полевому шпату более 5%, требуемые характеристики пластичности электродной массы выходили за пределы оптимальных свойств.

В ведение мрамора, плавикового шпата, двуокиси титана, полевого шпата и бентонита способствует образованию достаточно надежной газошлаковой защиты расплавленного металла, и позвол ет достичь тре- 5 буемых характеристик горени  дуги и обеспечивает изготовление электродов методом опрессовки. При этом установлены предельные содержани  этих компонентов s составе электродного покрыти , а именно, 10 %: мрамор 40-50; плавиковый шпат 30-40; двуокись титана 2-4; полевой шпат 3-5 и бентонит 2-4.

Карбид титана примен етс  как раскис- литепь и легирующий компонент. Карбид 15 титана в пределах 8-16% как высокотемпературный раскис л итель на стадии дут и сварочной ванны предохран ет молибден от окислени , способствует более полному переходу молибденз из покрыти  в мет л л 20 сварного шва.

Содержание карбида титана в покрытии ниже 8% нецелесообразно, так как в этом случае образующа с  газова  защита носит более окислительный характер, т.е. соотно- 25 шение С02/СО в газовой среде находитс  значительно а пользу С02 и ее физический объем недостаточен дл  защиты расплавленного металла от азота воздуха.

Содержание карбида титана в покрытии. 30 более 16% также нецелесообразно, так как в этом случае образующа с  в избытке за счет окислительно-восстановительных реакций двуокись титана переводит шлаковую систему CaO-CaF2-SI02+T Q2 по диаграмме 35 плавкости в область заэвтектического состо ни  со значительным повышением температуры плавлени , что неблагопри тно сказываетс  на сварочно-технологических свойствах сварочного шлака.40

В электродное покрытие вводитс  2- 8% молибдена в сочетании с карбидом титана при соотношении Мо/TIC в пределах 0,125-1,0. Введение моллибдена в электродное покрытие позвол ет повысить ме- 45 ханические свойства сварного шва. Это объ сн етс  следующим.

Металл сварного шва можно рассматривать как сплав системы Ni-TlC-Mo, С введением молибдена происходит растворное 50 упрочнение, никел  за счет растворени  в нем молибдена. Введение молибдена в сплавы системы Ni-TiC способствует уменьшению величины краевого угла смачивани  до 0° и позвол ет получить более мелкозер- 55 нистую структуру сплава. Молибден диффундирует из никел  к границам карбидного зерна TIC « замещает часть атомов титана с образованием твердого раствора TiC-MoaC, тем самым снижаетс  хрупкость

карбидной (TIC) составл ющей и повышаетс  прочность и пластичность.

Было опробовано несколько составов электродного покрыти , В качестве стержней примен лась проволока марки НП-2 диаметром 4,0 мм. Перед сваркой электроды прокаливали при 350СС в течение 1 ч. Опробование производили на образцах из никел  марки НП-2 толщиной 4,0 мм. Сварку осуществл ли посто нным TOKON обратной пол рности при силе сварочного тока 160- 200 А и напр жении на дуге 28-32 В.

В табл. 1 приведены составы электродных покрытий. Химический состав металла сварочных швов представлен в табл. 2. В табл. 3 приведены результаты испытаний с определением твердости и механических свойств сварного соединени .

Установлено (см, табл. 3), что значительное вли ние на изменение механических свойств оказывает не только количественное содержание в покрытии молибдена (2- 8%) з сочетании с карбидом титана, но и соотношение Mo/TiC (0,125-1,0).

Изменение концентрации молибдена 2-8%, соответственно увеличени  отношени  Mo/TIC от 0.125 до 1 0 в покрытии электрода приводит к изменению концентрации в металле ШБЙ углерода от 0,10 до 0,09%, титана от 0,17 до 0,10%, молибдена от 0,03 до 0,094%, концентраци  серы и фосфора в металле шва практически не измен ютс  и наход тс  соответственно в пределах 0,002-0,003 и 0012-0,013%; к увепичению предела прочности, ударной в зкости и твердости соответственно от 535 до 630 МПа, от 198 до 277 Дж/см2 и от 110 до 141,0 НУед.

В случае применени  электродных покрытий , содержание в которых частности, молибдена не достигало нижних значений, т.е. менее 2% (например, состав 1), а отношение Мо/TIC также не достигало нижних значений Мо/TIC, т.е. менее 0,125, механические свойства находились на уровне механических свойств металла шва. полученного при сварке с использованием покрыти  прототипа , однако сварочно-технологические свойства сварочного шлака были неудовлетворительные , что и не позвол ло использовать такие составы покрытий дл  сварки. В случае применени  электродных покрытий, содержание в которых молибдена превышало пределы верхних значений, т.е. более 8% (например, состав 7), соотношение Mo/TIC также превышало верхнее значение, т.е. более 1,0 сварочно-технологические свойства электродного покрыти , а именно недостаточна  надежность защиты расплавленного при сварке металла от азота воздуха, не

позвол ют использовать такие составы покрытий од  сварки.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Состав электродного покрыти  дл  сварки никел , содержащий мрамор, плавиковый шпат, полевой шпат, двуокись титана, бентонит, карбид титана, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  твердости механических свойств сварного шва, состав дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   0

   Мрамор40-50

   Плавиковый шпат30-40

   Двуокись титана2-4

   Бентонит 2-4

   Карбид титана8-16

   Молибден2-8 причем отношение содержани  молибдена к содержанию карбида титана 0,125-1,0.

   Таблица 1

   Таблица 2

   Таблица 3