RU2471601C1 - Ceramic flux - Google Patents
Ceramic flux Download PDFInfo
- Publication number
- RU2471601C1 RU2471601C1 RU2011124606/02A RU2011124606A RU2471601C1 RU 2471601 C1 RU2471601 C1 RU 2471601C1 RU 2011124606/02 A RU2011124606/02 A RU 2011124606/02A RU 2011124606 A RU2011124606 A RU 2011124606A RU 2471601 C1 RU2471601 C1 RU 2471601C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flux
- components
- refractory
- metal
- complex
- Prior art date
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 16
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 claims abstract description 8
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 12
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 37
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 37
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 102220504526 Dolichyl-diphosphooligosaccharide-protein glycosyltransferase subunit 4_V23K_mutation Human genes 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000000051 modifying effect Effects 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 2
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001309 Ferromolybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021523 barium zirconate Inorganic materials 0.000 description 1
- DQBAOWPVHRWLJC-UHFFFAOYSA-N barium(2+);dioxido(oxo)zirconium Chemical compound [Ba+2].[O-][Zr]([O-])=O DQBAOWPVHRWLJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 brownite Chemical compound 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 1
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Inorganic materials O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L manganese(ii) carbonate Chemical compound [Mn+2].[O-]C([O-])=O XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 229940072033 potash Drugs 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 1
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к керамическим флюсам для механизированной наплавки и сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей.The invention relates to welding materials, in particular to ceramic fluxes for mechanized surfacing and welding of low carbon and low alloy steels.
Известен керамический флюс для механизированной сварки закаливающихся сталей (авторское свидетельство СССР №899312, В23К 35/362, опуб. 23.01.1982 г., бюл. №3), содержащий следующие компоненты, мас.%:Known ceramic flux for mechanized welding of hardened steels (USSR author's certificate No. 899312, V23K 35/362, publ. 01/23/1982, bull. No. 3), containing the following components, wt.%:
Легирующий порошок из стали аустенитного класса вводится в состав флюса для увеличения количества центров кристаллизации в сварочной ванне и измельчения структуры металла шва, что повышает его пластические характеристики.Alloying powder of austenitic steel is introduced into the flux to increase the number of crystallization centers in the weld pool and to grind the weld metal structure, which increases its plastic characteristics.
Недостатком данного флюса является то, что легирующий порошок, имея низкую (менее 1500°С) температуру плавления, интенсивно расплавляется в дуге и растворяется в сварочной ванне, обусловливая низкую модифицирующую способность флюса.The disadvantage of this flux is that the alloying powder, having a low (less than 1500 ° C) melting point, is intensively melted in the arc and dissolved in the weld pool, causing a low modifying ability of the flux.
Известен керамический флюс (авторское свидетельство №606700, В23К 35/362, опуб. 15.05.1978 г., бюл. №18), содержащий следующие компоненты, мас.%:Known ceramic flux (copyright certificate No. 606700, V23K 35/362, publ. 05/15/1978, bull. No. 18), containing the following components, wt.%:
Высокие физико-механические свойства металла шва достигаются в результате его рафинирования и модифицирования посредством введения в состав флюса комплексной лигатуры, которая содержит, мас.%:High physico-mechanical properties of the weld metal are achieved as a result of its refinement and modification by introducing a complex ligature into the flux composition, which contains, wt.%:
Использование комплексной лигатуры не позволяет существенно увеличить механические свойства металла сварного шва. Ограничение модифицирующего влияния церия и иттрия на металл шва связано с нерациональностью увеличения их количества свыше определенного предела (обычно более 0,5%). Это обусловлено тем, что эти элементы имеют малую растворимость в стали и их избыток вследствие образования интерметаллических соединений с железом и легирующими элементами приводит к снижению механических свойств сталей.The use of complex ligatures does not significantly increase the mechanical properties of the weld metal. The restriction of the modifying effect of cerium and yttrium on the weld metal is due to the irrationality of increasing their number over a certain limit (usually more than 0.5%). This is due to the fact that these elements have low solubility in steel and their excess due to the formation of intermetallic compounds with iron and alloying elements leads to a decrease in the mechanical properties of steels.
Наиболее близким к заявляемому является керамический флюс (авторское свидетельство №268143, В23К, опуб. 02.04.1970 г., бюл. №13), содержащий следующие компоненты, мас.%:Closest to the claimed is a ceramic flux (copyright certificate No. 268143, V23K, publ. 04/02/1970, bull. No. 13), containing the following components, wt.%:
С целью повышения пластичности металла шва при отрицательных температурах в состав флюса дополнительно введены следующие компоненты, мас.%:In order to increase the ductility of the weld metal at low temperatures, the following components were additionally introduced into the flux composition, wt.%:
В состав данного флюса дополнительно введено большое количество минерала волластонита, который позволяет снизить содержание мрамора и вместе с тем кислорода в реакционной зоне сварки, однако в химической формуле волластанита (Ca2Si3O9) содержится очень много кислорода, что еще более повышает окислительный потенциал шлака. Кроме того, содержащийся в нем кремний отрицательно влияет на хладостойкость металла шва, так как он способствует формированию силикатных прослоек по границам зерен металла, вызывая его охрупчивание.The composition of the flux is further introduced a large number of mineral wollastonite which reduces marble content and at the same time oxygen in the reaction zone of welding, however, in the chemical formula vollastanita (Ca 2 Si 3 O 9) contains a lot of oxygen, which further increases the oxidation potential slag. In addition, the silicon contained in it negatively affects the cold resistance of the weld metal, since it contributes to the formation of silicate layers along the grain boundaries of the metal, causing its embrittlement.
Так же дополнительно введенный гематит (Fe2O3) легко диссоциирует в условиях сварки с образованием нерастворимой в металле закиси железа FeO и кислорода, ухудшающих свойства сварного шва, особенно при низких температурах. Марганцевая руда в зависимости от месторождения содержит преимущественно следующие, загрязняющие металл вредными примесями (Н2O, ОН, SO2) минералы: пиролюзит, магнезит, браунит, родохрозит.Also, the added hematite (Fe 2 O 3 ) easily dissociates under welding conditions with the formation of iron oxide FeO and oxygen, which are insoluble in the metal, which worsen the properties of the weld, especially at low temperatures. Manganese ore, depending on the deposit, contains mainly the following minerals polluting the metal with harmful impurities (Н 2 O, ОН, SO 2 ): pyrolusite, magnesite, brownite, and rhodochrosite.
Повышенная окисленность шлака при введение предложенных авторами компонентов нежелательна, так как снижается его основность необходимая для полного перехода в металл легирующих элементов, а для связывания серы вполне достаточно имеющихся соединений кальция.The increased oxidation of slag during the introduction of the components proposed by the authors is undesirable, since its basicity is reduced, which is necessary for the complete transition of alloying elements into the metal, and available calcium compounds are quite sufficient for sulfur binding.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение пластических свойств и ударной вязкости наплавленного металла и металла сварных швов при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей.The technical result of the invention is to increase the plastic properties and toughness of the weld metal and weld metal in welding low-carbon and low alloy steels.
Технический результат достигается тем, что керамический флюс, содержащий карбонат кальция, плавиковый шпат, глинозем, магнезит, ферромарганец, дополнительно содержит карбонат кальция, полевой шпат, и комплексную лигатуру, содержащую никель 50-70 мас.% и тугоплавкие компоненты в виде наноразмерных частиц 30-50 мас.%, при следующем соотношение компонентов, мас.%:The technical result is achieved in that the ceramic flux containing calcium carbonate, fluorspar, alumina, magnesite, ferromanganese additionally contains calcium carbonate, feldspar, and a complex ligature containing nickel 50-70 wt.% And refractory components in the form of nanosized particles 30 -50 wt.%, With the following ratio of components, wt.%:
При этом в качестве тугоплавких компонентов лигатура содержит компоненты, выбранные из группы: элементы переходных металлов IV, V и VI групп, их тугоплавкие химические соединения с углеродом или азотом или бором.Moreover, as a refractory component, the ligature contains components selected from the group: elements of transition metals of groups IV, V and VI, their refractory chemical compounds with carbon or nitrogen or boron.
Введение в состав комплексной лигатуры предлагаемого керамического флюса наноразмерных тугоплавких компонентов является эффективным средством повышения механических свойств металла сварных соединений и наплавленного металла. В качестве тугоплавких компонентов используют элементы переходных металлов IV, V и VI групп, а так же их химические соединения с углеродом или азотом или бором, обладающие высокой температурой плавления и стойкостью в расплавах сталей и шлаков.Introduction to the composition of the complex ligatures of the proposed ceramic flux of nanosized refractory components is an effective means of improving the mechanical properties of welded metal and deposited metal. As refractory components, elements of transition metals of groups IV, V and VI are used, as well as their chemical compounds with carbon or nitrogen or boron, which have a high melting point and are resistant to molten steel and slag.
Эти компоненты, обладающие высокой термодинамической устойчивостью, подвергаясь незначительному растворению, переходят из флюса в расплав сварочной ванны и являются готовыми центрами кристаллизации, что обеспечивает модифицирование металла сварного шва. Высокая дисперсность порошка тугоплавких частиц многократно усиливает модифицирующий эффект. В результате структура металла значительно измельчается (номер зерна увеличивается с 8 до 13), что повышает его пластичность, ударную вязкость и трещиностойкость. Количество неметаллических включений в металле шва сокращается на величину до 20%. При этом включения приобретают глобулярную форму и более равномерно распределяются в объеме металла, что также улучшает его пластические свойства.These components, which have high thermodynamic stability, undergo insignificant dissolution, pass from the flux to the weld pool melt and are ready crystallization centers, which ensures the modification of the weld metal. The high dispersion of the powder of refractory particles greatly enhances the modifying effect. As a result, the metal structure is significantly crushed (grain number increases from 8 to 13), which increases its ductility, toughness and crack resistance. The number of non-metallic inclusions in the weld metal is reduced by up to 20%. In this case, inclusions acquire a globular shape and are more evenly distributed in the metal volume, which also improves its plastic properties.
Частицы порошка никеля служат материалом, транспортирующим наноразмерные тугоплавкие компоненты, способствуя равномерному их распределению по объему керамического флюса, тем самым повышая однородность распределения модификатора по длине сварного шва. Рационально использовать композиционные микрогранулы никеля, в которые при совместной обработке в планетарной мельнице механически внедряются наноразмерные тугоплавкие компоненты. Никель, имеющий сравнительно низкую температуру плавления, расплавляется в дуге и растворяется в сварочной ванне, легируя наплавленный металл, что повышает его пластичность и стойкость сварного соединения к разрушению в условиях низких температур. При этом высокий коэффициент перехода никеля в металл при дуговом процессе гарантирует минимальные потери этого легирующего элемента.Nickel powder particles serve as a material transporting nanosized refractory components, contributing to their uniform distribution over the volume of ceramic flux, thereby increasing the uniformity of the distribution of the modifier along the length of the weld. It is rational to use composite nickel microspheres, in which, when processed together in a planetary mill, nanosized refractory components are mechanically embedded. Nickel, which has a relatively low melting point, melts in an arc and dissolves in the weld pool, alloying the weld metal, which increases its ductility and fracture toughness at low temperatures. At the same time, a high conversion coefficient of nickel to metal during the arc process guarantees minimal losses of this alloying element.
Содержание во флюсе комплексной лигатуры менее 3 мас.% при указанном соотношении никеля и тугоплавких компонентов не позволяет модифицировать металл и обеспечить существенное повышение его механических свойств. При увеличении содержания комплексной лигатуры свыше 15 мас.% увеличивается количество легирующих элементов в наплавленном металле, которые выделяются вследствие частичной диссоциации тугоплавких соединений, что может привести к снижению его пластических свойств.The flux content of the complex ligature is less than 3 wt.% At the indicated ratio of nickel and refractory components does not allow to modify the metal and provide a significant increase in its mechanical properties. With an increase in the content of complex ligatures over 15 wt.%, The number of alloying elements in the deposited metal increases, which are released due to the partial dissociation of refractory compounds, which can lead to a decrease in its plastic properties.
При соблюдении указанного диапазона содержания комплексной лигатуры при сварке низколегированных сталей обеспечивается получение структуры металла сварного шва, обладающей оптимальным комплексом механических свойств для работы в условиях низких температур.Subject to the specified range of the content of complex alloys during welding of low alloy steels, it is possible to obtain a metal structure of a weld that has an optimal set of mechanical properties for operation at low temperatures.
Указанные диапазоны содержания никеля (50-70 мас.%) и тугоплавких компонентов (30-50 мас.%) обусловлены особенностями получения порошка из композиционных микрогранул, содержащих равномерно распределенные по их поверхности наноразмерные частицы. При увеличении содержания тугоплавких составляющих выше указанного предела порошок получается неоднородным, а при меньшем содержании - количество модификатора недостаточное, что требует существенного увеличения количества вводимой во флюс комплексной лигатуры.The indicated ranges of nickel content (50-70 wt.%) And refractory components (30-50 wt.%) Are due to the peculiarities of obtaining powder from composite microgranules containing nanosized particles uniformly distributed over their surface. With an increase in the content of refractory components above the specified limit, the powder turns out to be inhomogeneous, and with a lower content, the amount of modifier is insufficient, which requires a significant increase in the amount of complex ligature introduced into the flux.
Введение в состав флюса 3-6 мас.% полевого шпата, основным компонентом которого является оксид кремния, способствует уменьшению содержания в металле сварного шва водорода, что снижает его склонность к холодным трещинам. Оксид кремния вступает во взаимодействие с другим компонентом шлаковой системы - фторидом кальция (основным компонентом плавикового шпата) с сопутствующим образованием газа фтороводорода, выделяющегося из сварочной ванны. При содержании полевого шпата менее 3 мас.% снижение содержания водорода незначительно, а при увеличении свыше 6 вес.% повышается степень загрязнения металла шва неметаллическими силикатными включениями.The introduction of 3-6 wt.% Feldspar into the flux composition, the main component of which is silicon oxide, helps to reduce the content of hydrogen in the weld metal, which reduces its tendency to cold cracks. Silicon oxide interacts with another component of the slag system - calcium fluoride (the main component of fluorspar) with the concomitant formation of hydrogen fluoride gas released from the weld pool. When the content of feldspar is less than 3 wt.%, The decrease in hydrogen content is insignificant, and with an increase of more than 6 wt.%, The degree of contamination of the weld metal with non-metallic silicate inclusions increases.
Небольшая (1-3 мас.%) добавка магнезита, влияя на вязкость шлакового расплава, в совокупности с остальными шлакообразующими компонентами флюса обеспечивает его высокие сварочно-технологические свойства.A small (1-3 wt.%) Additive of magnesite, affecting the viscosity of the slag melt, in combination with other slag-forming components of the flux ensures its high welding and technological properties.
Введение в состав флюса небольшого (до 1 мас.%) количества ферромарганца способствует раскислению металла сварочной ванны и снижению содержания в ней кислорода, снижающего хладостойкость металла сварного шва.The introduction of a small (up to 1 wt.%) Amount of ferromanganese into the flux contributes to the deoxidation of the weld pool metal and a decrease in its oxygen content, which reduces the cold resistance of the weld metal.
Сущность изобретения пояснена рисунками.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 изображена микроструктура металла, наплавленного под флюсом без комплексной лигатуры, а на фиг.2-с добавкой комплексной лигатуры.Figure 1 shows the microstructure of the metal deposited under the flux without complex ligatures, and figure 2 with the addition of complex ligatures.
На фиг.3 изображено распределение неметаллических включений в металле, наплавленном под флюсом без комплексной лигатуры, а на фиг.4 - с добавкой комплексной лигатуры.Figure 3 shows the distribution of non-metallic inclusions in the metal deposited submerged arc without complex ligatures, and figure 4 - with the addition of complex ligatures.
Использование предлагаемого керамического флюса с комплексной лигатурой, содержащей наноразмерные тугоплавкие компоненты, при сварке сталей позволяет существенно измельчить структуру металла сварного шва (фиг.1, фиг.2), что значительно повышает его пластические свойства. При этом в металле шва снижается количество неметаллических включений и наблюдается их глобуляризация (фиг.3, фиг.4), что также способствует повышению пластичности.The use of the proposed ceramic flux with a complex master alloy containing nanoscale refractory components when welding steels can significantly grind the metal structure of the weld (Fig. 1, Fig. 2), which significantly increases its plastic properties. At the same time, the number of non-metallic inclusions in the weld metal decreases and their globularization is observed (Fig. 3, Fig. 4), which also helps to increase ductility.
ПримерExample
Изготавливали керамический флюс, содержащий следующие компоненты, мас.%: карбонат кальция - 23, плавиковый шпат - 55, глинозем - 15, полевой шпат - 5, магнезит - 3, ферромарганец - 1, комплексная лигатура - 10. Комплексная лигатура представляла собой композиционный порошок из микрочастиц никеля размером до 50 мкм с внедренными в них наноразмерными (менее 100 нм) частицами карбида вольфрама, полученного методом плазмохимического синтеза, при следующем содержании компонентов, мас.%: никель - 70, карбид вольфрама - 30.A ceramic flux was prepared containing the following components, wt.%: Calcium carbonate - 23, fluorspar - 55, alumina - 15, feldspar - 5, magnesite - 3, ferromanganese - 1, complex ligature - 10. The complex ligature was a composite powder from nickel microparticles up to 50 μm in size with nanoscale (less than 100 nm) particles of tungsten carbide obtained by plasma chemical synthesis embedded in them with the following components, wt.%: nickel - 70, tungsten carbide - 30.
Осуществляли механизированную сварку пластин из стали 20 проволокой Св-08А под предлагаемым керамическим флюсом при следующих параметрах режима: ток 230-240 А, напряжение 24-26 В. Из металла сварного шва вырезали образцы для испытаний на ударную вязкость при отрицательных температурах (-60 С°) по ГОСТ 9454-78 (тип надреза U-образный). Среднее значение ударной вязкости составило 49 Дж/см2. Металлографические исследования показали, что металл имеет мелкозернистую структуру и представляет однородный раствор с равномерно распределенными в нем наноразмерными частицами WC.Carried out mechanized welding of
Аналогично проводили эксперименты с различным содержанием комплексной лигатуры. Результаты испытаний приведены в таблице 1. Использование в качестве тугоплавких компонентов комплексной лигатуры карбидов, нитридов, боридов, карбоборидов и карбонитридов других тугоплавких металлов при условии их высокой температуры плавления и термодинамической стабильности дает аналогичный эффект.Similarly, experiments were carried out with different contents of the complex ligature. The test results are shown in table 1. The use of complex alloys of carbides, nitrides, borides, carboborides, and carbonitrides of other refractory metals as refractory components under the condition of their high melting point and thermodynamic stability gives a similar effect.
Использование предлагаемого керамического флюса для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в сравнении с известными флюсами дает следующий положительный эффект:The use of the proposed ceramic flux for welding low carbon and low alloy steels in comparison with known fluxes gives the following positive effect:
1. Повышение пластических свойств наплавленного металла и металла сварного шва за счет одновременного его легирования никелем и модифицирования тугоплавкими компонентами через керамический флюс.1. Improving the plastic properties of the weld metal and the weld metal due to its simultaneous alloying with nickel and modification by refractory components through a ceramic flux.
2. Возможность введения большого количества наноразмерных тугоплавких компонентов в расплав сварочной ванны, что приводит к значительному измельчению структуры металла при его кристаллизации, снижению количества неметаллических включений и их глобуляризации.2. The possibility of introducing a large number of nanosized refractory components into the weld pool melt, which leads to a significant refinement of the metal structure during its crystallization, a decrease in the number of non-metallic inclusions and their globularization.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011124606/02A RU2471601C1 (en) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Ceramic flux |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011124606/02A RU2471601C1 (en) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Ceramic flux |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2471601C1 true RU2471601C1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=48805980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011124606/02A RU2471601C1 (en) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Ceramic flux |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2471601C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608011C1 (en) * | 2015-10-12 | 2017-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Modifier for welding materials |
| RU2618041C2 (en) * | 2015-10-12 | 2017-05-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method for producing welding materials modifying agent |
| RU2757824C1 (en) * | 2020-10-12 | 2021-10-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Fused-ceramic flux for surfacing |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU268143A1 (en) * | Д. М. Кушнерев , В. Г. Свецинский | CERAMIC FLUX | ||
| US3480487A (en) * | 1966-01-03 | 1969-11-25 | Union Carbide Corp | Arc welding compositions |
| SU1088904A1 (en) * | 1983-02-11 | 1984-04-30 | Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Ceramic flux for welding low-alloyed steels |
| RU2228828C2 (en) * | 2002-04-04 | 2004-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Ceramic flux for automatic welding of low alloy steels |
| RU2313435C1 (en) * | 2006-05-30 | 2007-12-27 | Закрытое акционерное общество "ПРОМЕТЕЙ-ФЕРРОМЕТ" | Ceramic flux for automatic welding of low alloy steels |
-
2011
- 2011-06-16 RU RU2011124606/02A patent/RU2471601C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU268143A1 (en) * | Д. М. Кушнерев , В. Г. Свецинский | CERAMIC FLUX | ||
| US3480487A (en) * | 1966-01-03 | 1969-11-25 | Union Carbide Corp | Arc welding compositions |
| SU1088904A1 (en) * | 1983-02-11 | 1984-04-30 | Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Ceramic flux for welding low-alloyed steels |
| RU2228828C2 (en) * | 2002-04-04 | 2004-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Ceramic flux for automatic welding of low alloy steels |
| RU2313435C1 (en) * | 2006-05-30 | 2007-12-27 | Закрытое акционерное общество "ПРОМЕТЕЙ-ФЕРРОМЕТ" | Ceramic flux for automatic welding of low alloy steels |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608011C1 (en) * | 2015-10-12 | 2017-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Modifier for welding materials |
| RU2618041C2 (en) * | 2015-10-12 | 2017-05-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method for producing welding materials modifying agent |
| RU2757824C1 (en) * | 2020-10-12 | 2021-10-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Fused-ceramic flux for surfacing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100335386B1 (en) | Gas shield arc-welding flux cored wire | |
| US4017339A (en) | Flux for use in submerged arc welding of steel | |
| JP6245417B1 (en) | Steel | |
| CN106001986B (en) | Flux-cored wire for gas-shielded arc welding | |
| CN102554519A (en) | Flux-cored wire for master cable energy forced shaping, and preparation and application method thereof | |
| CN109570812A (en) | Welding electrode containing aluminium | |
| CN103328672A (en) | Steel material having superior toughness of welded heat-affected zone, and method for manufacturing same | |
| WO2018051823A1 (en) | Wire for electroslag welding, flux for electroslag welding and welded joint | |
| ES2440192T3 (en) | Ferroalloy materials for hard metal coating | |
| RU2471601C1 (en) | Ceramic flux | |
| CN101151120A (en) | Metal flux-cored wire, welding method using same, and method for manufacturing high-fatigue-strength welded joint with small amount of slag | |
| JP3787104B2 (en) | Flux-cored wire for gas shielded arc welding | |
| JP2011245519A (en) | Weld metal excellent in hot crack resistance | |
| RU2478030C1 (en) | Powder wire for building up | |
| JP2022061854A (en) | Welded joint manufacturing method | |
| JP7031634B2 (en) | Manufacturing method of sour resistant steel | |
| JP4676940B2 (en) | Manufacturing method of metal-based flux cored wire with low slag and high fatigue strength welded joint | |
| RU2608011C1 (en) | Modifier for welding materials | |
| JP2524774B2 (en) | Submerged arc welding method for stainless steel | |
| JP2001219291A (en) | Weld zone of ferritic stainless steel and welding method | |
| CN111618478B (en) | Low-manganese gas shielded welding wire suitable for ultralow heat input automatic welding and welding method thereof | |
| RU2727383C1 (en) | Electrode coating | |
| JPH08174275A (en) | Gas shield arc welding flux cored wire for high strength steel | |
| CN110773903A (en) | CO suitable for ultralow heat input automatic welding 2Gas shielded welding wire and method for manufacturing same | |
| Malekinia et al. | Journal of Advanced Joining Processes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130617 |