RU2424091C2 - Flux material for electroslag welding or facing with restoration of components or electroslag remelting - Google Patents
Flux material for electroslag welding or facing with restoration of components or electroslag remelting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424091C2 RU2424091C2 RU2009125939/02A RU2009125939A RU2424091C2 RU 2424091 C2 RU2424091 C2 RU 2424091C2 RU 2009125939/02 A RU2009125939/02 A RU 2009125939/02A RU 2009125939 A RU2009125939 A RU 2009125939A RU 2424091 C2 RU2424091 C2 RU 2424091C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxide
- flux
- concentrate
- components
- metal
- Prior art date
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 65
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract description 7
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 38
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 24
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 17
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 15
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 41
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 41
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 61
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 20
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 9
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 9
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- -1 tungsten carbides Chemical class 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 description 2
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical class [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сварочному производству, в частности к электрошлаковой сварке, наплавке и переплаву, и может быть использовано для восстановления деталей с большим объемом механического износа, например детали автосцепки железнодорожных вагонов, локомотивов, а также для получения специальных, качественных инструментальных сталей.The invention relates to welding production, in particular to electroslag welding, surfacing and remelting, and can be used to restore parts with a large amount of mechanical wear, for example, automatic coupling parts for railway cars, locomotives, as well as to obtain special, high-quality tool steels.
Использование известных флюсов позволяет производить сварку и наплавку с получением наплавляемого металла с высокими механическими характеристиками. Получение нужных свойств металла достигается путем легирования, то есть введения в состав стали специальных легирующих добавок, используя легирующую проволоку либо флюс.The use of well-known fluxes allows welding and surfacing to produce weld metal with high mechanical characteristics. Obtaining the desired properties of the metal is achieved by alloying, that is, the introduction of special alloying additives into the composition of the steel using an alloy wire or flux.
Общеизвестно, что при легировании легирующие элементы образуют с железом твердые растворы, а с углеродом карбиды, каждый из которых влияет на повышение твердости и износостойкости и уменьшение пластичности. Кроме того, легирующие элементы воздействуют на образование и размеры зерен, при кристаллизации влияя на прочность наплавляемого металла.It is well known that when alloying, alloying elements form solid solutions with iron, and carbides with carbon, each of which affects the increase in hardness and wear resistance and a decrease in ductility. In addition, alloying elements affect the formation and size of grains, during crystallization affecting the strength of the deposited metal.
Известными способами легирования достигается улучшение отдельных свойств металла при снижении других свойств. В ряде случаев требуется получение наплавляемого металла с высокой твердостью, вязкостью и прочностью.Known methods of alloying are achieved by improving individual properties of the metal while reducing other properties. In some cases, it is necessary to obtain a weld metal with high hardness, toughness and strength.
Известен флюс ФЦ-6 на основе оксида марганца, который включает легирующие, шлакообразующие компоненты и разжижитель [1]. В качестве шлакообразующих компонентов - оксиды кремния, кальция, магния, алюминия, железа и в качестве разжижителя - фторид кальция.Known flux FC-6 based on manganese oxide, which includes alloying, slag-forming components and a thinner [1]. As slag-forming components - oxides of silicon, calcium, magnesium, aluminum, iron and as a diluent - calcium fluoride.
Указанные компоненты выбраны из интервала, мас.%:These components are selected from the interval, wt.%:
В процессе электрошлаковой наплавки с использованием известного флюса происходит расплавление компонентов флюса и материала сварочной проволоки с образованием сварочной ванны. В расплавленном флюсе происходит восстановление марганца из оксида, образование на поверхности сварочной ванны защитного слоя из жидких расплавленных компонентов флюса, а в расплавленном металле сварочной проволоки - растворение марганца.In the process of electroslag surfacing using a known flux, the components of the flux and the material of the welding wire are melted to form a weld pool. In molten flux, manganese is reduced from oxide, a protective layer is formed on the surface of the weld pool from liquid molten flux components, and in the molten metal of the welding wire, manganese dissolves.
В процессе расплавления железо сварочной проволоки взаимодействует с оксидом марганца флюса и оно как более активный элемент отбирает кислород из оксида. В результате в сварочной ванне образуются свободные атомы марганца и оксид железа.In the process of melting, the iron of the welding wire interacts with flux manganese oxide and it, as a more active element, takes oxygen from the oxide. As a result, free manganese atoms and iron oxide are formed in the weld pool.
В процессе образования шлакового слоя, защищающего расплавленный металл от взаимодействия с внешней средой, более легкие компоненты расплавленного флюса всплывают на поверхность сварочной ванны.In the process of formation of a slag layer that protects the molten metal from interaction with the external environment, lighter components of the molten flux float to the surface of the weld pool.
Проходя через жидкий шлак, железо растворяет в себе атомы марганца. Нерастворенные атомы марганца вступают во взаимодействие с присутствующим в сварочной проволоке углеродом, образуя карбиды.Passing through liquid slag, iron dissolves the manganese atoms. The undissolved manganese atoms interact with the carbon present in the welding wire, forming carbides.
При охлаждении металла происходит образование кристаллов карбида, количество которых ограничено наличием атомов углерода и кристаллов железа.When the metal is cooled, carbide crystals are formed, the number of which is limited by the presence of carbon atoms and iron crystals.
При кристаллизации железа образуется кубическая гранецентрированная кристаллическая решетка, в которой часть атомов марганца внедряется в кристаллическую решетку железа, увеличивая количество межатомных связей, а другая их часть - в свободные места решетки (поры или междоузлия), образуя в ней точечные дислокации.During the crystallization of iron, a cubic face-centered crystal lattice is formed, in which part of the manganese atoms is introduced into the crystal lattice of iron, increasing the number of interatomic bonds, and the other part is introduced into the free places of the lattice (pores or internodes), forming point dislocations in it.
При кристаллизации карбидов образуются крупные кристаллы, имеющие сложную кристаллическую решетку с плотно упакованными атомами марганца и углерода, которые заполняют пространство между кристаллами феррита.During the crystallization of carbides, large crystals are formed having a complex crystal lattice with densely packed atoms of manganese and carbon, which fill the space between the crystals of ferrite.
В результате структура твердого металла состоит из кристаллов, имеющих два типа кристаллической решетки, по границе контакта которых образуются граничные дислокации.As a result, the structure of a solid metal consists of crystals having two types of crystal lattice, at the contact boundary of which boundary dislocations are formed.
При образовании как точечных, так и граничных дислокаций в них проявляются упругие напряжения.Upon the formation of both point and boundary dislocations, elastic stresses appear in them.
Поскольку кристаллы в полученном сплаве крупные, то дислокации на границе кристаллов имеют большие размеры и ориентированы по границе контакта кристаллов.Since the crystals in the resulting alloy are large, the dislocations at the crystal boundary are large and oriented along the crystal contact boundary.
При нагрузке точечные дислокации перемещаются и сосредотачиваются на границе кристаллов феррита, увеличивая размеры граничных дислокации, создавая зоны образования микротрещин. В этих зонах суммарная величина упругих напряжений приводит к образованию микротрещин, которые являются концентраторами напряжений и длина которых превышает их радиус закругления в вершине.Under load, point dislocations move and focus on the boundary of ferrite crystals, increasing the size of boundary dislocations, creating zones of microcrack formation. In these zones, the total value of elastic stresses leads to the formation of microcracks, which are stress concentrators and the length of which exceeds their radius of curvature at the apex.
Дальнейшая нагрузка приводит к росту трещины в длину и соответственно к увеличению на ее конце концентрации напряжений, что вызывает ее лавинообразный рост до полного разрушения.Further loading leads to the growth of a crack in length and, accordingly, to an increase in stress concentration at its end, which causes its avalanche-like growth to complete failure.
Достоинством известного флюса является получение металла с высокой твердостью, обусловленной как увеличением количества межатомных связей кристаллической решетки железа, так и плотной упаковкой атомов в кристаллической решетке карбидов.An advantage of the known flux is the production of a metal with high hardness, due to both an increase in the number of interatomic bonds of the iron crystal lattice and dense packing of atoms in the carbide crystal lattice.
Однако металл, полученный с использованием известного флюса, обладает высокой хрупкостью. Это обусловлено большим количеством дислокаций в металле за счет точечных и граничных дислокации, создающих зоны образования микротрещин под действием нагрузки, в которых концентрируются значительные напряжения, приводящие к лавинообразному процессу разрушения.However, the metal obtained using the known flux has a high brittleness. This is due to the large number of dislocations in the metal due to point and boundary dislocations, creating zones of microcrack formation under the action of a load, in which significant stresses are concentrated, leading to an avalanche-like fracture process.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к заявляемому является флюс на основе оксида вольфрама, который включает легирующие, шлакообразующие компоненты, восстановитель и разжижитель [2]. В качестве легирующего и шлакообразующих компонентов использован шеелитовый и/или вольфрамитовый концентрат с содержанием основных компонентов, мас.%: оксид вольфрама 45-72, оксид железа 10-25, оксид марганца 2-10, оксид кремния 3-8. В качестве восстановителя выбран графит, в качестве разжижителя - фторид кальция. Компоненты флюса выбраны в соотношении, мас.%: шеелитовый или вольфрамитовый концентрат - до 70, графит - 15, фторид кальция - 10-15.The closest in combination of essential features and the achieved result to the claimed one is a flux based on tungsten oxide, which includes alloying, slag-forming components, a reducing agent and a diluent [2]. Scheelite and / or tungsten concentrate with the content of the main components, wt.%: Tungsten oxide 45-72, iron oxide 10-25, manganese oxide 2-10, silicon oxide 3-8 are used as alloying and slag-forming components. Graphite was chosen as a reducing agent, and calcium fluoride as a diluent. Flux components were selected in the ratio, wt.%: Scheelite or tungsten concentrate - up to 70, graphite - 15, calcium fluoride - 10-15.
В процессе электрошлаковой наплавки с использованием известного флюса происходит расплавление компонентов флюса и материала сварочной проволоки с образованием сварочной ванны.In the process of electroslag surfacing using a known flux, the components of the flux and the material of the welding wire are melted to form a weld pool.
В расплавленном флюсе происходит восстановление вольфрама из оксида, образование на поверхности сварочной ванны защитного слоя из жидких расплавленных компонентов флюса, а в расплавленном металле сварочной проволоки - растворение вольфрама.In molten flux, tungsten is reduced from oxide, a protective layer is formed on the surface of the weld pool from liquid molten flux components, and tungsten dissolves in the molten metal of the welding wire.
В процессе расплавления углерод взаимодействует с оксидом вольфрама и как более активный элемент отбирает кислород из оксида. В результате в сварочной ванне образуются свободные атомы вольфрама и газы СО, СO2, которые улетучиваются.In the process of melting, carbon interacts with tungsten oxide and, as a more active element, takes oxygen from the oxide. As a result, free tungsten atoms and CO, CO 2 gases are formed in the weld pool, which evaporate.
В процессе образования шлакового слоя, защищающего расплавленный металл от взаимодействия с внешней средой, более легкие компоненты расплавленного флюса всплывают на поверхность сварочной ванны.In the process of formation of a slag layer that protects the molten metal from interaction with the external environment, lighter components of the molten flux float to the surface of the weld pool.
Проходя через жидкий шлак, железо растворяет в себе атомы вольфрама. Нерастворенные атомы вольфрама благодаря своей высокой карбидообразующей активности вступают во взаимодействие с углеродом флюса, образуя большое количество карбидов вольфрама.Passing through liquid slag, iron dissolves tungsten atoms in itself. Due to their high carbide-forming activity, undissolved tungsten atoms interact with flux carbon, forming a large amount of tungsten carbides.
При охлаждении металла происходит образование кристаллов железа и кристаллов карбида вольфрама.When the metal is cooled, the formation of crystals of iron and crystals of tungsten carbide.
При кристаллизации железа образуется кубическая гранецентрированная кристаллическая решетка, в которую внедряются все растворенные атомы вольфрама, увеличивая количество межатомных связей, создавая крупный кристалл феррита без образования в нем точечных дислокаций.During crystallization of iron, a cubic face-centered crystal lattice is formed, into which all dissolved tungsten atoms are embedded, increasing the number of interatomic bonds, creating a large ferrite crystal without the formation of point dislocations in it.
При кристаллизации кристалл карбида представляет собой сложную кристаллическую решетку с плотно упакованными атомами вольфрама и углерода. При этом большое количество карбидов вольфрама в расплаве приводит к образованию мелких карбидов, распределенных между крупными кристаллами феррита.During crystallization, a carbide crystal is a complex crystal lattice with tightly packed tungsten and carbon atoms. Moreover, a large amount of tungsten carbides in the melt leads to the formation of small carbides distributed between large crystals of ferrite.
В результате структура твердого металла состоит из кристаллов, имеющих два типа кристаллической решетки, по границе контакта которых образуются только граничные дислокации. При образовании граничных дислокаций в них проявляются упругие напряжения.As a result, the structure of a solid metal consists of crystals having two types of crystal lattice, at the contact boundary of which only boundary dislocations are formed. Upon the formation of boundary dislocations, elastic stresses appear in them.
Поскольку структура металла состоит как из мелких кристаллов карбидов вольфрама, так и крупных кристаллов феррита, то по границе контакта крупных кристаллов образуются длинные дислокации, ориентированные по границе контакта кристаллов, а по границе контакта мелких кристаллов - мелкие дислокации.Since the metal structure consists of both small crystals of tungsten carbides and large crystals of ferrite, long dislocations are formed at the contact boundary of large crystals, oriented along the contact boundary of crystals, and small dislocations at the contact boundary of small crystals.
При нагрузке граничные дислокации перемещаются и скапливаются, увеличивая размеры крупных граничных дислокаций, создавая зоны образования микротрещин. В этих зонах суммарная величина упругих напряжений приводит к образованию микротрещин, являющихся концентраторами напряжений и длина которых превышает их радиус закругления в вершине.Under load, boundary dislocations move and accumulate, increasing the size of large boundary dislocations, creating zones of microcrack formation. In these zones, the total value of elastic stresses leads to the formation of microcracks, which are stress concentrators and the length of which exceeds their radius of curvature at the apex.
Дальнейшая нагрузка приводит к росту трещины в длину и соответственно к увеличению на ее конце концентрации напряжений, что вызывает ее лавинообразный рост до полного разрушения.Further loading leads to the growth of a crack in length and, accordingly, to an increase in stress concentration at its end, which causes its avalanche-like growth to complete failure.
Достоинство известного флюса заключается в уменьшении хрупкости металла, полученного с его использованием, при сохранении высокой твердости. Это обусловлено:The advantage of the known flux is to reduce the brittleness of the metal obtained with its use, while maintaining high hardness. This is due to:
- во-первых, уменьшением количества крупных дислокаций по границе контакта кристаллов феррита и карбида за счет высокой карбидообразующей активности вольфрама, приводящей к внедрению всех растворенных атомов вольфрама в кристаллическую решетку феррита без образования в ней точечных дислокаций,- firstly, by a decrease in the number of large dislocations along the contact boundary between ferrite and carbide crystals due to the high carbide-forming activity of tungsten, which leads to the incorporation of all dissolved tungsten atoms into the ferrite crystal lattice without the formation of point dislocations in it,
- во-вторых, уменьшением размеров лавинообразного развития трещины на границе кристаллов вследствие уменьшения поверхности контакта кристаллов карбида с кристаллами феррита.- secondly, a decrease in the size of the avalanche-like crack propagation at the crystal boundary due to a decrease in the contact surface of carbide crystals with ferrite crystals.
Однако хрупкость металла, полученного с использованием известного флюса, остается высокой для легированных качественных инструментальных сталей. Это обусловлено наличием еще имеющихся крупных граничных дислокаций между состыкованными кристаллами разных типов кристаллических решеток, размеры которых позволяют осуществляться в них лавинообразному развитию трещин.However, the brittleness of the metal obtained using the known flux remains high for alloyed high-quality tool steels. This is due to the presence of still existing large boundary dislocations between stacked crystals of different types of crystal lattices, the dimensions of which allow an avalanche-like development of cracks in them.
Задача, решаемая изобретением, заключается в создании флюса, позволяющего получать металл с высокой твердостью и малой хрупкостью, достаточной для легированных качественных инструментальных сталей благодаря наличию в структуре металла только мелких дислокаций по границе кристаллов, приводящих к уменьшению концентрации напряжений в микротрещинах, предотвращающих лавинообразное развитие трещин по границам этих кристаллов.The problem solved by the invention is to create a flux that allows to obtain a metal with high hardness and low brittleness, sufficient for alloyed high-quality tool steels due to the presence in the metal structure of only small dislocations along the crystal boundary, leading to a decrease in stress concentration in microcracks, preventing avalanche-like crack development along the boundaries of these crystals.
Для решения поставленной задачи в заявляемый флюс для электрошлаковой сварки или наплавки при восстановлении деталей или электрошлакового переплава, содержащий легирующие, шлакообразующие компоненты, восстановитель и разжижитель и в котором в качестве легирующего и шлакообразующего компонентов выбран шеелитовый концентрат, с содержанием основных компонентов, мас.%: оксид вольфрама 45-72, оксид железа 10-25, оксид марганца 2-10, оксид кремния 3-8, в качестве восстановителя - графит, в качестве разжижителя - фторид кальция, в него в качестве модификатора введен бадделеитовый концентрат с содержанием основных компонентов, мас.%: оксид циркония 92-96, оксид кремния 4-8, при следующем соотношении компонентов флюса, мас.%:To solve this problem, the inventive flux for electroslag welding or surfacing during the restoration of parts or electroslag remelting, containing alloying, slag-forming components, a reducing agent and a thinner and in which scheelite concentrate is selected as the alloying and slag-forming components, with the content of the main components, wt.%: tungsten oxide 45-72, iron oxide 10-25, manganese oxide 2-10, silicon oxide 3-8, graphite as a reducing agent, calcium fluoride as a diluent, and modif ikator introduced baddeleyite concentrate with the content of the main components, wt.%: zirconium oxide 92-96, silicon oxide 4-8, in the following ratio of flux components, wt.%:
Заявляемое изобретение отличается от прототипа введением в состав флюса бадделеитового концентрата на основе оксида циркония и изменением количественного состава компонентов флюса.The claimed invention differs from the prototype by the introduction of baddeleyite concentrate based on zirconium oxide into the flux composition and by changing the quantitative composition of the flux components.
Наличие существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «новизна».The presence of significant distinguishing features indicates the conformity of the proposed solution to the patentability criterion of "novelty."
Введение в состав флюса бадделеитового концентрата на основе оксида циркония в определенном диапазоне позволяет получить металл с малой хрупкостью. Это обусловлено образованием в структуре твердого металла большого количества мелких кристаллов с разными типами кристаллических решеток и граничных дислокаций малых размеров, ориентированных в разных направлениях. В дислокациях образовавшиеся микротрещины при нагрузке на металл растут как в длину, так и в ширину, закругляя радиус в вершине и делая длину микротрещины сопоставимой с радиусом закругления. В таких микротрещинах сконцентрированные напряжения распределяются по всей поверхности закругления, что уменьшает удельные давления на трещину, замедляя ее развитие и приводя в конечном итоге к пластическому разрушению металла, т.е. уменьшению его хрупкости.The introduction into the flux composition of baddeleyite concentrate based on zirconium oxide in a certain range allows us to obtain a metal with low brittleness. This is due to the formation in the structure of a solid metal of a large number of small crystals with different types of crystal lattices and boundary dislocations of small sizes, oriented in different directions. In dislocations, the resulting microcracks under load on the metal grow both in length and in width, rounding the radius at the apex and making the length of the microcrack comparable with the radius of curvature. In such microcracks, concentrated stresses are distributed over the entire surface of the rounding, which reduces the specific pressure on the crack, slowing down its development and ultimately leading to plastic fracture of the metal, i.e. reduce its fragility.
Причинно-следственная связь «наличие в составе флюса бадделеитового концентрата на основе оксида циркония в определенном диапазоне приводит к преобразованию разрушения металла из хрупкого в пластичное» явным образом не следует из уровня техники, что свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».The causal relationship "the presence in the flux of baddeleyite concentrate based on zirconium oxide in a certain range leads to the transformation of the destruction of metal from brittle into plastic" clearly does not follow from the prior art, which indicates that the proposed solution meets the patentability criterion of the invention "inventive step".
Заявляемый флюс включает легирующие, шлакообразующие компоненты, восстановитель, модификатор и разжижитель. Легирующим компонентом во флюсе является оксид вольфрама, шлакообразующим компонентом - оксиды железа, марганца, кремния, восстановителем графит, модификатором оксид циркония и разжижителем фторид кальция.The inventive flux includes alloying, slag-forming components, a reducing agent, a modifier and a thinner. The alloying component in the flux is tungsten oxide, the slag-forming component is the oxides of iron, manganese, silicon, a graphite reducing agent, a zirconium oxide modifier and a calcium fluoride thinner.
Легирующие и шлакообразующие компоненты (оксиды вольфрама, железа, марганца, кремния и прочие) выбраны, например, из шеелитового концентрата Дальневосточного региона, химический состав которого приведен в таблице 1.Alloying and slag-forming components (oxides of tungsten, iron, manganese, silicon and others) are selected, for example, from scheelite concentrate of the Far Eastern region, the chemical composition of which is shown in Table 1.
Оксид циркония выбран, например, из бадделеитового концентрата Алгаминского месторождения Дальневосточного региона, химический состав которого приведен в таблице 2.Zirconium oxide is selected, for example, from baddeleyite concentrate from the Algaminsky deposit of the Far Eastern region, the chemical composition of which is shown in table 2.
Компоненты флюса выбраны из интервала, мас.%:The components of the flux selected from the interval, wt.%:
Флюс получают следующим образом.The flux is obtained as follows.
Для получения флюса берут шеелитовый концентрат, бадделеитовый концентрат, графит и фторид кальция. Компоненты размалывают до фракций размером 0,3-0,4 мм с последующим их механическим перемешиванием до получения смеси однородной фракции (однородного порошка). Полученная смесь гранулируется любым из известных способов до размеров гранул 1-3 мм с последующей просушкой и прокалкой.To obtain a flux, scheelite concentrate, baddeleyite concentrate, graphite and calcium fluoride are taken. The components are ground to fractions of 0.3-0.4 mm in size followed by mechanical stirring to obtain a mixture of a homogeneous fraction (homogeneous powder). The resulting mixture is granulated by any of the known methods to granule sizes of 1-3 mm, followed by drying and calcination.
Процесс электрошлаковой наплавки осуществляют следующим образом. В кристаллизатор засыпают флюс на высоту 40-50 мм и в него вводят сварочную проволоку, например марки Св-08. В кристаллизаторе создают электрическую дугу, приводящую к расплавлению флюса. В расплавленном флюсе сварочная дуга гаснет, а флюс становится проводником тока. Ток, проходя через флюс, разогревает его и во флюсе плавится проволока. Капли расплавленной проволоки оседают на дно кристаллизатора, где остывают и кристаллизуются. По мере расплавления проволоки она подается во флюс.The process of electroslag surfacing is as follows. A flux to a height of 40-50 mm is poured into the mold and a welding wire, for example, Sv-08, is introduced into it. An electric arc is created in the mold, leading to the melting of the flux. In the molten flux, the welding arc goes out, and the flux becomes a current conductor. The current passing through the flux warms it up and the wire melts in the flux. Drops of molten wire settle to the bottom of the mold, where they cool and crystallize. As the wire melts, it is fed into the flux.
В процессе электрошлаковой наплавки с использованием флюса происходит расплавление компонентов флюса и материала сварочной проволоки с образованием сварочной ванны.In the process of electroslag surfacing using flux, the components of the flux and the material of the welding wire are melted to form a weld pool.
В расплавленном флюсе происходит восстановление вольфрама и циркония из их оксидов, образование на поверхности сварочной ванны защитного слоя из жидких расплавленных компонентов флюса, а в расплавленном металле сварочной проволоки - растворение вольфрама.In molten flux, tungsten and zirconium are restored from their oxides, a protective layer is formed on the surface of the weld pool from liquid molten flux components, and tungsten dissolves in the molten metal of the welding wire.
В процессе расплавления углерод взаимодействует с оксидами вольфрама и циркония, отбирая кислород из оксидов.In the process of melting, carbon interacts with oxides of tungsten and zirconium, taking oxygen from the oxides.
В результате в сварочной ванне образуются свободные атомы вольфрама, свободные атомы циркония, «осколки» нерасплавившихся тугоплавких кристаллических решеток циркония, а также газы СО и СО2, которые улетучиваются.As a result, free tungsten atoms, free zirconium atoms, “fragments” of unmelted refractory zirconium crystal lattices, as well as CO and CO 2 gases, which are volatilized, are formed in the weld pool.
В процессе образования шлакового слоя, защищающего расплавленный металл от взаимодействия с внешней средой, более легкие компоненты расплавленного флюса всплывают на поверхность сварочной ванны.In the process of formation of a slag layer that protects the molten metal from interaction with the external environment, lighter components of the molten flux float to the surface of the weld pool.
Проходя через жидкий шлак, железо растворяет в себе свободные атомы вольфрама. Нерастворенные свободные атомы вольфрама благодаря своей высокой карбидообразующей активности вступают во взаимодействие с углеродом флюса, образуя карбиды вольфрама.Passing through liquid slag, iron dissolves the free atoms of tungsten. Due to their high carbide-forming activity, undissolved free tungsten atoms interact with flux carbon to form tungsten carbides.
Свободные атомы циркония не растворяются в феррите и благодаря своей более высокой карбидообразующей активности вступают во взаимодействие с углеродом флюса, образуя карбиды циркония.Free zirconium atoms do not dissolve in ferrite and, due to their higher carbide-forming activity, interact with flux carbon to form zirconium carbides.
При охлаждении металла происходит образование кристаллов железа и кристаллов карбидов вольфрама и циркония вокруг центров кристаллизации, которыми являются «осколки» нерасплавившихся тугоплавких кристаллических решеток циркония. Охлаждение металла при электрошлаковом переплаве происходит быстро, что приводит к увеличению количества центров кристаллизации и уменьшению скорости роста кристаллов [3].When the metal is cooled, iron crystals and tungsten and zirconium carbide crystals form around the crystallization centers, which are “fragments” of unmelted refractory zirconium crystal lattices. Metal cooling during electroslag remelting occurs rapidly, which leads to an increase in the number of crystallization centers and a decrease in the crystal growth rate [3].
По мере развития процесса кристаллизации в нем участвует все большее число кристаллов, взаимное столкновение которых препятствует их росту. Кроме того, на замедление роста кристаллов влияет уменьшение жидкой фазы металла, в которой продолжается образование новых кристаллов. Это приводит к образованию в структуре твердого металла мелких кристаллов с разными типами кристаллических решеток, по границе контакта которых образуются только граничные дислокации, в которых проявляются упругие напряжения.As the crystallization process develops, an increasing number of crystals participate in it, the mutual collision of which prevents their growth. In addition, a decrease in the liquid phase of the metal, in which the formation of new crystals continues, slows down the growth of crystals. This leads to the formation of small crystals with different types of crystal lattices in the structure of a solid metal, along the contact boundary of which only boundary dislocations are formed in which elastic stresses are manifested.
Поскольку кристаллы в полученном сплаве мелкие, то дислокации на границе кристаллов имеют небольшие размеры и ориентированы в разных направлениях.Since the crystals in the resulting alloy are small, the dislocations at the crystal boundary are small and oriented in different directions.
При нагрузке на металл разнонаправленные граничные дислокации начинают перемещаться и скапливаться в отдельные зоны, в которых увеличиваются упругие напряжения, что приводит к образованию микротрещин, которые являются концентраторами напряжений. При этом длина микротрещин сопоставима с радиусом закругления в ее вершине.When the metal is loaded, multidirectional boundary dislocations begin to move and accumulate in separate zones in which elastic stresses increase, which leads to the formation of microcracks, which are stress concentrators. In this case, the length of microcracks is comparable with the radius of curvature at its apex.
При дальнейшей нагрузке микротрещины растут как в длину, так и в ширину. При этом радиус закругления в вершине трещины увеличивается, концентрация напряжений уменьшается, и трещина растет медленно, приводя в конечном итоге к пластическому разрушению металла.With further loading, microcracks grow both in length and in width. In this case, the radius of curvature at the apex of the crack increases, the stress concentration decreases, and the crack grows slowly, eventually leading to plastic fracture of the metal.
Выбор количества оксида циркония (бадделеитового концентрата) во флюсе, выходящий за пределы указанного интервала, резко повышает хрупкость металла.The choice of the amount of zirconium oxide (baddeleyite concentrate) in the flux, beyond the specified range, dramatically increases the brittleness of the metal.
Увеличение количества циркония (бадделеитового концентрата) во флюсе приводит к образованию большого количества кристаллов карбида в сплаве, каждый из которых является твердым и соответственно очень хрупким за счет высокой плотности атомов в кристалле карбида циркония и больших внутренних напряжений. При нагрузке на кристалл внутренние напряжения в нем увеличиваются, что приводит к хрупкому разрушению кристалла. При большом количестве хрупких кристаллов разрушение происходит не по границе кристаллов, а по самим кристаллам, что повышает хрупкость.An increase in the amount of zirconium (baddeleyite concentrate) in the flux leads to the formation of a large number of carbide crystals in the alloy, each of which is solid and, accordingly, very brittle due to the high density of atoms in the zirconium carbide crystal and high internal stresses. When the crystal is loaded, the internal stresses in it increase, which leads to brittle fracture of the crystal. With a large number of brittle crystals, destruction does not occur along the crystal boundary, but along the crystals themselves, which increases fragility.
Уменьшение количества циркония (бадделеитового концентрата) во флюсе приводит к уменьшению количества циркония, взаимодействующего с расплавленным металлом проволоки в жидком флюсе. В результате в расплавленном металле уменьшается количество как карбидов циркония, так и «осколков» нерасплавившихся тугоплавких кристаллических решеток циркония, что уменьшает количество центров кристаллизации. Следствием этого является рост размеров кристаллов и увеличение хрупкости получаемого металла.A decrease in the amount of zirconium (baddeleyite concentrate) in the flux leads to a decrease in the amount of zirconium interacting with the molten metal of the wire in the liquid flux. As a result, the amount of both zirconium carbides and “fragments” of unmelted refractory zirconium crystal lattices in the molten metal decreases, which reduces the number of crystallization centers. The consequence of this is an increase in crystal size and an increase in the fragility of the resulting metal.
Для исследования свойств сплавов, полученных с использованием заявляемого флюса, в лаборатории была проведена серия испытаний.To study the properties of alloys obtained using the inventive flux, a series of tests were carried out in the laboratory.
Пример 1. Для получения 1 кг заявляемого флюса берут 0,65 кг шеелитового концентрата (65 мас.%), в котором содержится 0,38 кг оксида вольфрама (38 мас.%), 0,11 кг оксида железа (11 мас.%), 0,04 кг оксида марганца (4 мас.%), 0,03 кг оксида кремния (3 мас.%), остального - 0,09 кг (9 мас.%); а также 0,005 кг бадделеитового концентрата (0,5 мас.%), в котором содержится 0,0048 кг оксида циркония (0,48 мас.%), 0,0002 кг оксида кремния (0,02 мас.%); 0,18 кг графита (18 мас.%) и 0,165 кг фторида кальция (16,5 мас.%). Способ осуществляют, как описано выше.Example 1. To obtain 1 kg of the inventive flux take 0.65 kg scheelite concentrate (65 wt.%), Which contains 0.38 kg of tungsten oxide (38 wt.%), 0.11 kg of iron oxide (11 wt.% ), 0.04 kg of manganese oxide (4 wt.%), 0.03 kg of silicon oxide (3 wt.%), The rest - 0.09 kg (9 wt.%); as well as 0.005 kg of baddeleyite concentrate (0.5 wt.%), which contains 0.0048 kg of zirconium oxide (0.48 wt.%), 0.0002 kg of silicon oxide (0.02 wt.%); 0.18 kg of graphite (18 wt.%) And 0.165 kg of calcium fluoride (16.5 wt.%). The method is carried out as described above.
Пример 2. Для получения 1 кг заявляемого флюса берут 0,67 кг шеелитового концентрата (67 мас.%), в котором содержится 0,39 кг оксида вольфрама (39 мас.%), 0,12 кг оксида железа (12 мас.%), 0,04 кг оксида марганца (4 мас.%), 0,03 кг оксида кремния (3 мас.%), остального - 0,09 кг (9 мас.%); а также 0,01 кг бадделеитового концентрата (1 мас.%), в котором содержится 0,0096 кг оксида циркония (0,96 мас.%), 0,0004 кг оксида кремния (0,04 мас.%); 0,12 кг графита (12 мас.%) и 0,2 кг фторида кальция (20 мас.%). Способ осуществляют, как описано выше.Example 2. To obtain 1 kg of the inventive flux take 0.67 kg scheelite concentrate (67 wt.%), Which contains 0.39 kg of tungsten oxide (39 wt.%), 0.12 kg of iron oxide (12 wt.% ), 0.04 kg of manganese oxide (4 wt.%), 0.03 kg of silicon oxide (3 wt.%), The rest - 0.09 kg (9 wt.%); as well as 0.01 kg of baddeleyite concentrate (1 wt.%), which contains 0.0096 kg of zirconium oxide (0.96 wt.%), 0.0004 kg of silicon oxide (0.04 wt.%); 0.12 kg of graphite (12 wt.%) And 0.2 kg of calcium fluoride (20 wt.%). The method is carried out as described above.
Пример 3. Для получения 1 кг заявляемого флюса берут 0,69 кг шеелитового концентрата (69 мас.%), в котором содержится 0,4 кг оксида вольфрама (40 мас.%), 0,12 кг оксида железа (12 мас.%), 0,04 кг оксида марганца (4 мас.%), 0,035 кг оксида кремния (3,5 мас.%), остального - 0,09 кг (9 мас.%); а также 0,02 кг бадделеитового концентрата (2 мас.%), в котором содержится 0,0192 кг оксида циркония (1,92 мас.%), 0,0008 кг оксида кремния (0,08 мас.%); 0,14 кг графита (14 мас.%) и 0,15 кг фторида кальция (15 мас.%). Способ осуществляют, как описано выше.Example 3. To obtain 1 kg of the inventive flux take 0.69 kg scheelite concentrate (69 wt.%), Which contains 0.4 kg of tungsten oxide (40 wt.%), 0.12 kg of iron oxide (12 wt.% ), 0.04 kg of manganese oxide (4 wt.%), 0.035 kg of silicon oxide (3.5 wt.%), The rest - 0.09 kg (9 wt.%); as well as 0.02 kg of baddeleyite concentrate (2 wt.%), which contains 0.0192 kg of zirconium oxide (1.92 wt.%), 0.0008 kg of silicon oxide (0.08 wt.%); 0.14 kg of graphite (14 wt.%) And 0.15 kg of calcium fluoride (15 wt.%). The method is carried out as described above.
Пример 4. Для получения 1 кг заявляемого флюса берут 0,7 кг шеелитового концентрата (70 мас.%), в котором содержится 0,41 кг оксида вольфрама (41 мас.%), 0,12 кг оксида железа (12 мас.%), 0,04 кг оксида марганца (4 мас.%), 0,035 кг оксида кремния (3,5 мас.%), остального - 0,9 кг (9 мас.%); а также 0,03 кг бадделеитового концентрата (3 мас.%), в котором содержится 0,0288 кг оксида циркония (2,88 мас.%), 0,0012 кг оксида кремния (0,12 мас.%); 0,12 кг графита (12 мас.%) и 0,15 кг фторида кальция (15 мас.%). Способ осуществляют, как описано выше.Example 4. To obtain 1 kg of the inventive flux take 0.7 kg scheelite concentrate (70 wt.%), Which contains 0.41 kg of tungsten oxide (41 wt.%), 0.12 kg of iron oxide (12 wt.% ), 0.04 kg of manganese oxide (4 wt.%), 0.035 kg of silicon oxide (3.5 wt.%), The rest - 0.9 kg (9 wt.%); as well as 0.03 kg of baddeleyite concentrate (3 wt.%), which contains 0.0288 kg of zirconium oxide (2.88 wt.%), 0.0012 kg of silicon oxide (0.12 wt.%); 0.12 kg of graphite (12 wt.%) And 0.15 kg of calcium fluoride (15 wt.%). The method is carried out as described above.
Пример 5. Для получения 1 кг заявляемого флюса берут 0,72 кг шеелитового концентрата (72 мас.%), в котором содержится 0,42 кг оксида вольфрама (42 мас.%), 0,12 кг оксида железа (12 мас.%), 0,04 кг оксида марганца (4 мас.%), 0,036 кг оксида кремния (3,6 мас.%), остального - 0,1 кг (10 мас.%); а также 0,01 кг бадделеитового концентрата (1 мас.%), в котором содержится 0,0096 кг оксида циркония (0,96 мас.%), 0,0004 кг оксида кремния (0,04 мас.%); 0,12 кг графита (14 мас.%) и 0,15 кг фторида кальция (15 мас.%). Способ осуществляют, как описано выше.Example 5. To obtain 1 kg of the inventive flux take 0.72 kg scheelite concentrate (72 wt.%), Which contains 0.42 kg of tungsten oxide (42 wt.%), 0.12 kg of iron oxide (12 wt.% ), 0.04 kg of manganese oxide (4 wt.%), 0.036 kg of silicon oxide (3.6 wt.%), The rest - 0.1 kg (10 wt.%); as well as 0.01 kg of baddeleyite concentrate (1 wt.%), which contains 0.0096 kg of zirconium oxide (0.96 wt.%), 0.0004 kg of silicon oxide (0.04 wt.%); 0.12 kg of graphite (14 wt.%) And 0.15 kg of calcium fluoride (15 wt.%). The method is carried out as described above.
Исследования полученных сплавов проводили в лаборатории кафедры «Технология металлов» Института тяги и подвижного состава ГОУ ВПО ДВГУПС. Для выполнения химического, металлографического анализов и механических испытаний использовались образцы, вырезанные из центральной части полученных слитков. Для каждого испытания размеры образцов получали согласно требованиям соответствующего ГОСТа.Studies of the alloys were carried out in the laboratory of the Department of Metal Technology of the Institute of Traction and Rolling Stock GOU VPO DVGUPS. To perform chemical, metallographic analyzes and mechanical tests, samples were cut from the central part of the obtained ingots. For each test, the dimensions of the samples were obtained according to the requirements of the relevant GOST.
Анализ химического состава полученных сплавов и шлаков проводили в соответствии с ГОСТ 19265-73 и 4543-71 на рентгеновском спектрометре "СПЕКТРОСКАН".The analysis of the chemical composition of the obtained alloys and slags was carried out in accordance with GOST 19265-73 and 4543-71 on an SPECTROSCAN x-ray spectrometer.
Исследование полученных сплавов на износостойкость осуществлялось в соответствии с ГОСТ 17367-71 по стандартной схеме "вал-колодка" на машине трения МИ-402 (Московского завода испытательных машин и весов) в условиях трения без смазки при нагрузке 50 кгс. Материалом контртела служила сталь 40ХН, закаленная в масле (HRC 50-52).The study of the obtained alloys for wear resistance was carried out in accordance with GOST 17367-71 according to the standard "shaft-block" scheme on an MI-402 friction machine (Moscow factory of testing machines and weights) under friction without lubrication at a load of 50 kgf. The material of the counterbody was 40XH steel, oil-hardened (HRC 50-52).
Исследование твердости образцов проводилось в соответствии с ГОСТ 9012-59, 9013-59, 8.064-94, 299-75 и 22975-78 по методу Бринелля на приборе ТШ-2М; по методу Роквелла на приборе типа ТК-2; по методу Виккерса на приборе ТП-2.The hardness of the samples was studied in accordance with GOST 9012-59, 9013-59, 8.064-94, 299-75 and 22975-78 according to the Brinell method on the TSh-2M instrument; according to the Rockwell method on a device of the TK-2 type; according to the Vickers method on a TP-2 device.
Испытания на ударную вязкость проводились в соответствии с ГОСТ 9454-78. Испытания на прочность при разрыве проводились в соответствии с ГОСТ 1497-84. Результаты физико-механических испытаний образцов приведены в таблице 3.Impact tests were carried out in accordance with GOST 9454-78. Tensile strength tests were carried out in accordance with GOST 1497-84. The results of physical and mechanical tests of the samples are shown in table 3.
Физико-механические испытания стали, полученной с использованием заявляемого флюса, показали, что прочность по сравнению со сталью, полученной с использованием флюса-прототипа, увеличилась на 37%.Physico-mechanical tests of steel obtained using the inventive flux showed that the strength compared to steel obtained using a flux prototype increased by 37%.
Источники информацииInformation sources
1. Сварочные материалы для дуговой сварки: Справочное пособие: В 2-х т. Т.1. Защитные газы и сварочные флюсы / Б.П.Конищев, С.А.Курсланов, Н.Н.Потапов и др.; Под общ. Ред. Н.Н.Потапова. - М.: Машиностроение, 1989 (С.259-260).1. Welding materials for arc welding: Reference manual: In 2 volumes of T.1. Shielding gases and welding fluxes / B.P. Konishchev, S.A. Kurslanov, N.N. Potapov and others; Under the total. Ed. N.N. Potapova. - M.: Mechanical Engineering, 1989 (S.259-260).
2. Пат. 2207388 Российская федерация, МПК С22В 9/18, В23Р 6/00. Способ электрошлакового переплава / Бабенко Э.Г., Кузьмичев Е.Н., Верхотуров А.Д.; заявитель и патентообладатель Институт материаловедения Хабаровского научного центра ДВО РАН. - №2001126412/02; заявл. 28.09.01; опубл. 27.06.03, Бюл. №18.: ил. (С.3).2. Pat. 2207388 Russian Federation, IPC С22В 9/18, В23Р 6/00. The method of electroslag remelting / Babenko E.G., Kuzmichev E.N., Verkhoturov A.D .; Applicant and patent holder Institute of Materials Science, Khabarovsk Scientific Center, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences. - No. 2001126412/02; declared 09/28/01; publ. 06/27/03, Bull. No. 18 .: ill. (C.3).
3. Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986 (С.43).3. Gulyaev A.P. Metallurgy. Textbook for high schools. 6th ed., Revised. and add. M .: Metallurgy, 1986 (S.43).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009125939/02A RU2424091C2 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Flux material for electroslag welding or facing with restoration of components or electroslag remelting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009125939/02A RU2424091C2 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Flux material for electroslag welding or facing with restoration of components or electroslag remelting |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009125939A RU2009125939A (en) | 2011-01-20 |
| RU2424091C2 true RU2424091C2 (en) | 2011-07-20 |
Family
ID=44752701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009125939/02A RU2424091C2 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Flux material for electroslag welding or facing with restoration of components or electroslag remelting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2424091C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1981001812A1 (en) * | 1979-12-29 | 1981-07-09 | Nippon Steel Corp | Method of build up welding of member having cylindrical surface and apparatus for executing the same |
| RU2167750C2 (en) * | 1999-08-25 | 2001-05-27 | Стрельцов Анатолий Сергеевич | Method for strengthening rock-breaking tool at its manufacture or restoration |
| RU2207388C2 (en) * | 2001-09-28 | 2003-06-27 | Институт материаловедения Хабаровского научного центра ДВО РАН | Method of electroslag remelting |
-
2009
- 2009-07-06 RU RU2009125939/02A patent/RU2424091C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1981001812A1 (en) * | 1979-12-29 | 1981-07-09 | Nippon Steel Corp | Method of build up welding of member having cylindrical surface and apparatus for executing the same |
| RU2167750C2 (en) * | 1999-08-25 | 2001-05-27 | Стрельцов Анатолий Сергеевич | Method for strengthening rock-breaking tool at its manufacture or restoration |
| RU2207388C2 (en) * | 2001-09-28 | 2003-06-27 | Институт материаловедения Хабаровского научного центра ДВО РАН | Method of electroslag remelting |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009125939A (en) | 2011-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3468239B2 (en) | Steel for machine structural use and its manufacturing method | |
| JP5206500B2 (en) | High cleanliness Si deoxidized steel and method for producing the same | |
| KR20130105713A (en) | Steel material having superior toughness of welded heat-affected zone, and method for manufacturing same | |
| KR101488633B1 (en) | Steel for welding | |
| JP3706560B2 (en) | Mechanical structural steel with excellent chip control and mechanical properties | |
| JP2018034189A (en) | Method for preventing clogging of continuous casting nozzle of sulfur-added steel | |
| CN102605248A (en) | Thick steel plates for high heat input welding and production method thereof | |
| CN104651729B (en) | Steel for bucket teeth of construction machinery and preparation method of bucket teeth | |
| Terashima et al. | Effect of Aluminum on C--Mn--Nb Steel Submerged Arc Weld Metal Properties | |
| RU2424091C2 (en) | Flux material for electroslag welding or facing with restoration of components or electroslag remelting | |
| JP2015110240A (en) | Welding consumable for austenitic heat-resistant steel and weld metal and welded joint obtained by using the same | |
| JP6311400B2 (en) | Carbon steel slab and method for producing carbon steel slab | |
| US20240131632A1 (en) | Tig welded joint | |
| KR101320220B1 (en) | Thick steel plate | |
| RU2471601C1 (en) | Ceramic flux | |
| JP6114118B2 (en) | Method for producing S-containing steel | |
| JP5583986B2 (en) | Austenitic stainless free-cutting steel rod with excellent forgeability | |
| CN113755760B (en) | In-situ nano reinforced and toughened steel for crankshafts | |
| JP3740042B2 (en) | Method for controlling the morphology of sulfide inclusions | |
| RU2410214C2 (en) | Flux for electroslag welding or welding build-up in parts recovery or for electroslag remelting | |
| JP3548453B2 (en) | Manufacturing method of carbon steel with excellent drawability | |
| JPS628499B2 (en) | ||
| US20240247346A1 (en) | Ferrosilicon vanadium and/or niobium alloy, production of a ferrosilicon vanadium and/or niobium alloy, and the use thereof | |
| JP7614503B2 (en) | Steel and method for producing steel | |
| RU2727383C1 (en) | Electrode coating |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140707 |