Электродами с рутиловым покрытием

Металлургические процессы при сварке электродами этой группы рассмотрим на примере электродов ЦМ-9.

В табл. 15, 16, 17, 18, 19 приведен состав покрытия электродов, газовой и шлаковой фаз, электродной проволоки и шва, а также механические характеристики металла шва.

Принципиальная схема процессов приведена на рис. 13.

Таблица 15 Состав покрытия Компонент Содержание в весовых % Рутил (TiO 2)   Полевой шпат (K–Na–Al 2 O 3 –6SiO 2)   Ферромарганец (FeMn)   Магнезит (MgCO 3)   Декстрин [ C m(H 2 O)n]   К м = 30...34 %; α н = 9,5 г/А×ч	Таблица 16 Состав газовой фазы Газ Содержание в объёмных % CO 2 5,9 CO 50,7 H 2 37,7 H 2 O 5,6
Таблица 17 Химический состав электродной проволоки и шва Элемент Содержание, % Проволока (Св-08) Металл шва C 0,10 0,12 Si 0,03 0,26 Mn 0,45 0,72 S 0,04 0,05 P 0,04 0,05 О общий 0,02 0,109 O FeO – 0,034 H (мл/100 г) 4,28 12,64 N 0,004 0,02	Таблица 18 Состав шлаковой фазы Химическое соединение Содержание, % SiO 2 27,2 MnO 14,7 CaO 0,3 FeO 3,7 Al 2 O 3 5,2 TiO2 43,2 MgO 2,2 K 2 O+Na 2 O 3,0

Таблица 19

Механические свойства металла шва

Предел прочности σ в, МПа	Предел текучести σ т, МПа	Относительное удлинение δ, %	Относительное сужение ψ, %	Ударная вязкость KCV, Дж/см2
470...570	350...450	21...25	62...68	102...143

Рис. 13. Принципиальная схема металлургических процессов, протекающих при сварке электродами ЦМ-9

Анализ химического состава металла шва показывает, что он (шов) характеризуется низким содержанием азота, значительной окисленностью, легированием кремнием и марганцем.

Шлаковую фазу при сварке, в основном, обеспечивают рутил (TiO ₂), полевой шпат (K–Na–Al ₂ O ₃–6 SiO ₂) и магнезит (MgCO ₃).

Газовая защита в покрытии электрода ЦМ-9 осуществляется за счет разложения и окисления декстрина, а также магнезита:

MgCO ₃ = MgO + CO ₂.

Учитывая, что количество выделяющегося углекислого газа составляет примерно 50 % веса магнезита, то с учетом декстрина суммарное количество газообразующих составляет около 5 %. Эта газовая среда совместно со шлаковой обеспечивает хорошую защиту от азота.

Окисление сварочной ванны происходит за счет компонентов покрытия. Окисление металлического марганца (FeMn) происходит по реакциям

Mn + CO ₂ = CO + MnO; 2 Mn + SiO ₂ = Si + 2 MnO.

Значительное окисление сварочной ванны предопределяет ограничение содержания водорода в металле шва благодаря реакции

O + H = OH.

Как и в электродах первой и второй групп окисление и раскисление железа протекает аналогично. В высокотемпературной части сварочной ванны происходит значительное окисление железа:

Fe + MnO = Mn + FeO;

2 Fe + TiO ₂ = Ti + 2 Fe;

2 Fe + SiO ₂ = Si + 2 Fe.

Далее идет раскисление:

– диффузионное ;

– раскислителями

FeO + Mn = Fe + MnO;

2 FeO + Ti = 2 Fe + TiO ₂;

2 FeO + Si = 2 Fe + SiO ₂.

При этом «тормозится» реакция

FeO + C = CO + Fe.

Введенных в состав покрытия кремния и марганца достаточно не только для раскисления, но и для легирования металла шва. Это обеспечивает высокие прочностные свойства сварного шва.

Электроды с покрытием рутилового типа по сравнению с покрытием первого типа (кислым) обладают рядом преимуществ. К ним относятся:

1. Значительно меньшая токсичность. Так, по сравнению с электродами ЦМ-9 при сварке электродами ЦМ-7 и МР-3 в зоне дыхания сварщика общее содержание аэрозолей больше в 2 раза, а марганцевых соединений больше в 3 раза;

2. Возможность введения в состав покрытия железного порошка для увеличения коэффициента наплавки.

3. Высокая технологичность при сварке с обеспечением плавных и гладких очертаний шва.