ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ РУЧНОЙ СВАРКИ

Легирование и рафинирование наплавленного металла

Легированием называется введение в расплавленный металл элементов, придающих металлу заданные свойства.

В промышленности применяют широкую номенклатуру сталей и сплавов различного назначения, свойства которых определяют содержание в них разнообразных легирующих элементов, уровень содержания вредных примесей, а также вид и режимы их термичес­кой обработки. Для сварки всего многообразия сталей, сплавов и выполнения наплавочных работ необходимы электроды, обеспечи­вающие соответствующий химический и структурный состав на­плавленного металла и его свойства.

Современные электроды позволяют легировать наплавленный металл в самых широких заданных пределах. Для этого используют следующие способы: легирование через покрытие (легирующие элементы в виде порошков металлов или сплавов вводят в состав покрытия электродов); легирование через стержень (легирующие элементы содержатся в металле стержня); комбинированное или комплексное легирование (легирующие элементы содержатся од­новременно в стержне и в покрытии).

Независимо от способа легирования в покрытие электродов во всех случаях вводят раскислители, вид и количество которых определяется особенностями покрытия и составом применяемой проволоки.

Способ легирования в первую очередь зависит от требований к химическому составу наплавленного металла и наличия проволоки

т

подходящего состава. При этом учитывают экономические показа­тели, например, получение низколегированного наплавленного ме­талла с суммой легирующих элементов менее 2-3% чаще всего обеспечивается легированием через покрытие, с использованием проволоки из углеродистой стали. Однако при наличии сварочной проволоки, имеющей в своем составе требуемые легирующие эле­менты, можно ограничиться легированием через стержень или при­менить комбинированное легирование.

При изготовлении электродов для сварки высоколегированных сталей или сплавов в подавляющем большинстве случаев применя­ют легирование через стержень. Если нужно делегировать наплав­ленный металл дополнительными элементами, а также повысить содержание элементов, находящихся в проволоке, используют ком­бинированное легирование.

При изготовлении электродов дія наплавочных работ обычно используют легирование через покрытие или комбинированное ле­гирование. Какой-либо строгой закономерности в выборе способа легирования не существует, однако электроды средней твердости с содержанием легирующих элементов до 4-5% чаще изготавливают с легированием металла шва через покрытие.

Электроды для наплавочных работ высокой твердости изго­тавливают преимущественно с использованием легирования через покрытие. Для этого наносят на стержень толстое и особо толстое покрытие, содержащее необходимые элементы в большом коли­честве.

Рафинирование металла — это процесс металлургической очи­стки жидкого металла от вредных примесей, главным образом, от серы и фосфора, поступающих в расплав как из основного металла, так и из металла электродных стержней, и компонентов электрод­ных покрытий.

В твердом железе сера находится в виде сульфида FeS и образу­ет с ним эвтектику с температурами нлавления ниже температуры плавления стали. С учетом растягивающих сварочных напряжений возникают условия для образования горячих трещин. Для умень­шения склонности к трещинам необходимо минимизировать кон­центрацию серы в металле шва.

Применительно к электродам следует, в первую очередь, ис­пользовать для их изготовления наиболее чистые по примесям из имеющихся марок электродных стержней и компонентов электрод­ных покрытий. Возможная рафинирующая обработка реализуется за счет выведения серы из расплавленного металла путем перевода ее в нерастворимые в жидком металле сульфиды марганца по реак­ции FeS+Mn=Fc+MnS. Такие сульфиды переходят в шлак.

Возможности рафинирования наплавленного металла по фос­фору ограничены, так как он растворим в железе и может нахо­диться в наплавленном металле как в растворенном состоянии, так и в виде легкоплавких фосфидных эвтектик и фосфидов железа Fe2P и Fe3P. Удаляют фосфор из расплава путем его окисления по реакции, например, 2Fe3P+5Fe0=P205+llFe и последующего свя­зывания в нерастворимые соединения Р205+4Са0=(Са0)4 • Р205.

Изложенные в данной главе сведения показывают, что электро­ды, относящиеся формально по классификации, принятой в метал­лургии, к группе метизов (металлических изделий), в которую вхо­дят гвозди, крепеж, сетка, проволока всевозможного назначения и др., в действительности являются гораздо более сложным и от­ветственным изделием. И относиться к их изготовлению нужно с полным пониманием этого обстоятельства.