Сварочные и наплавочные материалы

С. В. Михайлицын 
И. Н. Зверева 
М. А. Шекшеев 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СВАРОЧНЫЕ  

И  НАПЛАВОЧНЫЕ 

МАТЕРИАЛЫ  

 
 
 
Учебник 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда  
«Инфра-Инженерия»  
2020 

УДК 621.791 
ББК 34.641 
М69 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Михайлицын, С. В. 
М69  
Сварочные и наплавочные материалы : учебник / С. В. Михайлицын, И. Н. Зверева, М. А. Шекшеев. – Москва ; Вологда : 
Инфра-Инженерия, 2020. – 228 с. : ил., табл.  
 
 
ISBN 978-5-9729-0402-0 
 

Даны сведения о современных сварочных и наплавочных материалах, 

материалах для пайки и напыления: электродах, проволоках сплошного сечения и порошковых, лентах, прутках, стержнях, неплавящихся электродах, порошках, флюсах и защитных газах. Описаны требования к компонентам покрытий электродов, методы подбора и расчёта их состава, технология производства штучных электродов и порошковых проволок. Показан путь выбора 
материалов для создания качественных изделий с помощью сварки, наплавки, 
пайки и напыления.  
Для обучающихся в магистратуре и бакалавриате по направлению 
«Машиностроение» по профилю «Оборудование и технология сварочного 
производства», а также молодых специалистов, изобретателей и ученых. 
 
 
УДК 621.791 
 
ББК 34.641 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0402-0 
 С. В. Михайлицын, И. Н. Зверева, М. А. Шекшеев, 2020 
 
 Издательство «Инфра-Инженерия», 2020 
 
 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2020 
 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ  

Предисловие............................................................................................... 6 

 
Глава 1. Введение. История развития теории и практики производства 
сварочных материалов. Классификация электродов в соответствии  
с ГОСТами ................................................................................................... 7 
§ 1.1. Введение ............................................................................................ 7 
§ 1.2. История развития теории и практики производства  
сварочных материалов ............................................................................... 8 
§ 1.3. Классификация электродов в соответствии с ГОСТами ............. 13 

 
Глава 2. Виды покрытия, обозначения, характеристики, состав  
и назначение. Компоненты покрытий электродов ................................. 18 
§ 2.1. Вид покрытия, обозначения, характеристики,  
состав и назначение .................................................................................. 18 
2.1.1. Электроды с кислым покрытием ...................................... 18 
2.1.2. Электроды с рутиловым покрытием ................................ 20 
2.1.3. Электроды с целлюлозным покрытием............................. 21 
2.1.4. Электроды с основным покрытием .................................. 23 
§ 2.2. Компоненты электродных покрытий ............................................ 24 

 
Глава 3. Методика подбора и расчёта компонентов покрытий.  
Порядок расчёта состава покрытий ........................................................ 28 
§ 3.1. Методика подбора и расчёта компонентов покрытий ................. 28 
§ 3.2. Порядок расчёта состава покрытий .............................................. 31 
3.2.1. Формирование состава шлаков при плавлении электрода ......... 31 

 
Глава 4. Группы электродов – их марки, характеристики,  
механические свойства, области применения, технологические  
особенности сварки (наплавки), условные обозначения  
и соответствие электродов зарубежным стандартам ............................. 38 
§ 4.1. Электроды для сварки углеродистых и низколегированных 
 конструкционных сталей ........................................................................ 38 
4.1.1. Электроды с различными видами покрытия .................... 39 
4.1.2. Электроды различных типов ............................................. 49 
4.1.3. Обозначение электродов согласно стандартам .............. 56 
§ 4.2. Электроды для сварки легированных конструкционных сталей 
повышенной и высокой прочности ......................................................... 60 
§ 4.3. Электроды для сварки теплоустойчивых сталей ......................... 64 
§ 4.4. Электроды для сварки высоколегированных  
коррозионностойких сталей и сплавов ................................................... 68 
§ 4.5. Электроды для сварки высоколегированных жаростойких  
и жаропрочных сталей и сплавов ............................................................ 81 
4.5.1. Электроды для сварки никелевых сплавов ........................ 87 
§ 4.6. Электроды для сварки специализированных сталей ................... 90 
§ 4.7. Электроды для сварки разнородных сталей и сплавов ............... 91 

§ 4.8. Электроды для наплавки ................................................................ 98 
4.8.1. Классификация электродов для наплавки ....................... 106 
§ 4.9. Электроды для сварки и наплавки чугуна .................................. 107 
§ 4.10. Электроды для сварки цветных металлов ................................ 113 
4.10.1. Электроды для сварки алюминия и его сплавов ............ 116 
4.10.2. Электроды для сварки меди и её сплавов ...................... 116 
4.10.3. Электроды для сварки никеля и его сплавов ................. 119 
§ 4.11. Электроды для резки металлов .................................................. 120 

 
Глава 5. Оборудование и технология изготовления покрытых  
электродов. Цеха для изготовления покрытых сварочных  
(наплавочных) электродов. Испытания (аттестация) электродов  
(на примере электродов общего назначения) ....................................... 122 
§ 5.1. Цеха для изготовления покрытых сварочных (наплавочных) 
электродов ............................................................................................... 122 
5.1.1. Поставка и складирование сырьевых материалов ........ 123 
5.1.2. Входной контроль и порядок запуска материалов  
в производство............................................................................. 123 
5.1.3. Подготовка компонентов покрытия .............................. 124 
5.1.4. Волочение катанки ............................................................ 129 
5.1.5. Рубка стержней ................................................................ 131 
5.1.6. Приготовление жидкого стекла из силикатной глыбы ...... 132 
5.1.7. Составление сухой шихты ............................................... 134 
5.1.8. Приготовление замесов обмазочной массы .................... 136 
5.1.9. Опрессовка электродов..................................................... 138 
5.1.10. Сушка и прокалка электродов ........................................ 144 
5.1.11. Упаковка, маркировка, транспортирование электродов ...... 148 
§ 5.2. Испытания (аттестация) электродов ........................................... 151 

 
Глава 6. Сварочные и наплавочные проволоки, прутки, стержни,  
порошковые проволоки и ленты. Их классификация, обозначение, 
назначение и характеристика. Порошки для наплавки, неплавящиеся 
электроды. Оборудование и технология производства порошковых 
проволок и лент ...................................................................................... 163 
§ 6.1. Сварочные и наплавочные проволоки, прутки, стержни,  
порошковые проволоки и ленты. Их классификация,  
обозначение, назначение и характеристика ......................................... 163 
6.1.1. Сварочная сплошная проволока ....................................... 163 
6.1.2. Проволока для наплавки .................................................... 165 
6.1.3. Сварочная проволока из алюминия и его сплавов ........... 168 
6.1.4. Сварочная проволока из меди и её сплавов ..................... 168 
6.1.5. Прутки для наплавки ......................................................... 169 
6.1.6. Сварочная порошковая проволока ................................... 170 
6.1.7. Порошковая лента ............................................................ 178 
§ 6.2. Порошки для наплавки, неплавящиеся электроды .................... 180 
6.2.1. Порошки для наплавки и напыления................................. 180 
6.2.2. Неплавящиеся электроды ................................................. 181 
 

§ 6.3. Оборудование и технология производства порошковых  
проволок и лент ...................................................................................... 183 

 
Глава 7. Порошки для напыления. Марки, состав, свойства,  
назначение и технологические особенности ........................................ 186 
§ 7.1. Порошки для напыления. Марки, состав, свойства, назначение  
и технологические особенности ............................................................ 186 
7.1.1. Металлы и сплавы для напыления ................................... 191 
7.1.2. Композиционные материалы для напыления .................. 191 
7.1.3. Самофлюсующиеся сплавы ............................................... 193 
7.1.4. Керамика ............................................................................ 194 

 
Глава 8. Флюсы сварочные. Керамические и плавленые.  
Назначение, состав, марки, характеристика. Флюсы для  
электрошлаковой сварки. Флюсы для пайки ....................................... 197 
§ 8.1. Флюсы сварочные. Керамические и плавленые. Назначение,  
состав, марки, характеристика............................................................... 197 
8.1.1. Классификация флюсов по способу изготовления .......... 197 
8.1.2. Классификация флюсов по химическому составу .......... 197 
8.1.3. Классификация флюсов по основности ........................... 198 
8.1.4. Классификация флюсов по химической активности ..... 199 
8.1.5. Классификация флюсов по назначению ........................... 200 
8.1.6. Классификация флюсов по внешним характеристикам  
зёрен .............................................................................................. 200 
8.1.7. Керамические флюсы ........................................................ 201 
8.1.8. Плавленые флюсы .............................................................. 202 
8.1.9. Флюсы для сварки цветных металлов ............................. 205 
§ 8.2. Флюсы для электрошлаковой сварки .......................................... 205 
§ 8.3. Флюсы для пайки .......................................................................... 210 

 
Глава 9. Защитные газы. Инертные и активные. Марки, назначение,  
характеристики ....................................................................................... 213 
§ 9.1. Инертные и активные газы. Марки, назначение,  
характеристики ....................................................................................... 213 
9.1.1. Аргон ................................................................................... 213 
9.1.2. Гелий ................................................................................... 215 
9.1.3. Углекислый газ ................................................................... 216 
9.1.4. Кислород ............................................................................. 217 
9.1.5. Азот .................................................................................... 218 
9.1.6. Водород .............................................................................. 220 
9.1.7. Смесь газов ......................................................................... 221 

 
Заключение ............................................................................................ 223 

 
Вопросы для самоконтроля ................................................................ 224 

 
Библиографический список ................................................................ 225 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Целью преподавания дисциплины «Сварочные и наплавочные 
материалы» является приобретение студентами знаний и практических 
навыков, необходимых для выбора сварочных и наплавочных материалов при разработке технологии сварки (наплавки) различных сталей  
и сплавов. 
В результате изучения данной дисциплины студент должен 
знать: 
 классификацию, основные характеристики и назначение 
сварочных (наплавочных) электродов, проволок, флюсов, 
порошков и газов; 
 принципы выбора сварочных и наплавочных материалов, 
исходя из условий работы, конструкции и химического состава основного металла; 
 методы расчёта состава покрытий электродов и расхода 
сварочных материалов; 
 особенности технологии и оборудования для производства 
штучных электродов и порошковых проволок. 
При овладении знаниями по изучаемому курсу необходимо 
использовать знания, полученные при изучении других дисциплин  
и курсов: материаловедения, теории сварочных процессов, оборудования и технологии сварки плавлением, восстановления и упрочнения 
деталей машин и механизмов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ  
И ПРАКТИКИ ПРОИЗВОДСТВА СВАРОЧНЫХ  
МАТЕРИАЛОВ. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОДОВ  
В СООТВЕТСТВИИ С ГОСТАМИ 1 

§ 1.1. Введение  

Сваркой называют технологический процесс, в результате которого достигается неразъёмное (сварное) соединение деталей из металлов и их сплавов и других материалов, например пластмасс и стекла, 
или разнородных материалов, например стекла и металла. 
Способностью свариваться обладают все металлы. Соединение 
при сварке осуществляется за счёт межатомного взаимодействия путём сцепления атомов. Все существующие сварочные процессы разделяются на 2 группы: сварка плавлением и сварка давлением за счёт 
пластической деформации. 
При сварке плавлением соединение деталей осуществляется  
за счёт свариваемых элементов – основного металла по кромкам и дополнительного (присадочного). Образуется сварочная ванна, в которой 
происходит перемешивание расплавленного металла. 
Кроме собственно сварки, широкое применение находит 
наплавка – процесс нанесения расплавленного дополнительного (присадочного) металла на доведённую до плавления поверхность детали – 
основного металла. 
Для расплавления металла используются разные источники нагрева, 
имеющие температуру не ниже 2000 °С. В зависимости от характера источника теплоты для нагрева и расплавления металла различают электрическую, химическую, литейную сварки плавлением. 
При электрической сварке плавлением источником теплоты 
служит электрический ток. Электрическая сварка плавлением подразделяется на дуговую сварку, при которой нагрев и плавление металла 
осуществляются за счёт энергии, выделяемой дуговым разрядом; электрошлаковую сварку, при которой нагрев и плавление металла осуществляются за счёт теплоты, выделяемой током, проходящим через 
расплавленный флюс (шлаковую ванну); электронно-лучевую сварку, 
при которой энергия, расходуемая на нагрев и плавление металла,  
 

                                                 
1 ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75, ГОСТ 10051-75, ГОСТ 10052-75. 

получается за счёт интенсивной бомбардировки основного металла  
в месте соединения быстродвижущимися в вакууме электронами. 
Присадочный металл и другие вещества, используемые при 
сварке плавлением с целью получения непрерывного, неразъёмного 
соединения, удовлетворяющего определённым требованиям, принято 
называть сварочными материалами. 
К сварочным материалам относят: сварочную проволоку, присадочные прутки, порошковую проволоку, плавящиеся покрытые электроды, неплавящиеся электроды (угольные, графитовые, вольфрамовые); 
различные флюсы; защитные активные (СО2) и инертные (аргон, гелий 
и пр.) газы. 
Указанные материалы должны обеспечивать требуемые геометрические размеры и свойства сварного шва; хорошие технологические 
условия ведения процесса сварки; высокую производительность и экономичность процесса; необходимые санитарно-гигиенические условия 
труда при их производстве и сварке. 
При электрической дуговой сварке электрический ток от источника питания поступает в зону сварки при помощи сварочных материалов: электродов для ручной дуговой сварки и наплавки, сварочных  
и наплавочных порошковых проволок, проволок сплошного сечения. 

§ 1.2. История развития теории и практики  
производства сварочных материалов 

Первым видом электрической сварки плавлением по времени 
возникновения является дуговая сварка металлов, созданная в 1882 г. 
русским изобретателем Николаем Николаевичем Бенардосом (1842–
1905 гг.). В своём изобретении он использовал идею профессора Василия Владимировича Петрова (1761–1834 гг.), который ещё в 1802 г. 
открыл явление электрической дуги и указал на возможность её применения для плавления металлов. Основное внимание Н. Н. Бенардос 
сосредоточил на разработке способа сварки неплавящимся (угольным) 
электродом, применив его главным образом для наплавочных и ремонтных работ. 
В конце XIX века русский инженер Николай Гаврилович Славянов (1854–1897 гг.) довёл до промышленного применения сварку плавящимся стальным электродом, разработал принципы защиты зоны 
сварки от вредного влияния азота и кислорода воздуха. 
Серьёзным стимулом дальнейшего развития дуговой сварки 
плавящимся электродом явилась разработка шведским инженером  
О. Кельбергом в 1907 г. способа стабилизации дугового разряда и защиты зоны сварки от окружающего воздуха за счёт специальных  

веществ, наносимых на поверхность электродного стержня в виде покрытия. Это обеспечило резкое повышение качества сварных соединений. В 1917 г. американские инженеры О. Андрус и Д. Стрес изобрели 
электрод, стержень которого обёрнут полоской бумаги, приклеенной 
жидким натриевым стеклом (конторским клеем). При сгорании бумаги 
образовывались газ и дым, которые улучшали защиту зоны сварки. 
Присутствие в дуговом разряде ионов натрия повышало стабильность 
горения дуги. Это и другие технические усовершенствования привели 
к появлению в 1928 г. на мировом рынке толстопокрытых электродов. 
С тех пор ручная дуговая сварка покрытыми электродами является 
ведущим способом сварки плавлением. 
Развитие дуговой сварки определяет организация производства 
сварочных электродов. В самые первые годы Советской власти в нашей 
стране использовали голые стальные электроды для сварки только малоответственных конструкций из углеродистых сталей. Централизованное 
производство электродов отсутствовало, потребители их изготавливали 
сами: мягкую стальную проволоку диаметром 2…6 мм разрезали на прутки (обычно 400 мм) и правили. 
В 20-е годы XX столетия получили распространение электроды  
с тонким (ионизирующим) покрытием для ремонтных работ и изготовления простых изделий. Для ионизирующей обмазки применяли тонкоизмельчённый мел, который размешивали в воде, содержащей 25…30 % 
жидкого стекла, и получали пасту. Пруток проволоки обмакивали в такую 
пасту, покрывая его тонким слоем обмазки. Отношение массы покрытия к 
общей массе электрода не превышало 2 %. После просушки обмазка обладала достаточной прочностью. Стабильность горения дуги при сварке 
такими электродами была удовлетворительной, но малое количество покрытия не влияло на изменение физико-химических свойств металла шва, 
как и при сварке голой проволокой. Централизованно тонкие электроды 
изготавливали лишь несколько предприятий. 
Расширение объёма применения дуговой сварки и возможность 
её использования для производства ответственных конструкций стали 
реальностью только с разработкой и организацией выпуска толстопокрытых электродов. В 1936–1937 гг. в составе Сварочного комбината 
был создан первый отечественный электродный завод. 
В 30-е годы XX века усилиями отечественных исследователей 
были разработаны толстопокрытые электроды: в 1932 г. электроды 
марки ЛИМ Ленинградским институтом металлов, в 1934 г. электроды 
марки ВЭТ-26 Опытным заводом Всесоюзного электротехнического 
треста. В последующие довоенные годы разработаны электроды марок 
ОММ-1, ОММ-2, ОММ-3, ОММ-5, УОНИ-13. 

Но рост выпуска электродов тормозила применяемая в те годы 
технология их изготовления методом ручного окунания (погружения). 
При изготовлении электродов таким методом металлический 
стержень опускают в полужидкую обмазку и равномерно, медленно,  
в строго вертикальном положении вытягивают наружу со скоростью, 
обеспечивающей равномерное покрытие по длине электрода. 
При индивидуальном способе изготовления обычно обмазывали 
одновременно 2 электрода. В зависимости от толщины покрытия, густоты и свойств обмазочных масс, покрытие наносили в один или два 
слоя. В последнем случае после первого погружения электроды подвергали промежуточной сушке. 
При групповом способе изготовления применяли простейшие 
приспособления: стержни раскатывали на рифлёной доске, их концы 
закрепляли зажимами, затем стержни погружали в обмазочную массу. 
После нанесения обмазки, электроды устанавливали в специальные стеллажи на 8…16 ч. для просушки, а затем прокаливали в течение 45…90 мин. в электрических печах. 
Новые технические возможности открыл механизированный 
способ нанесения покрытия опрессовкой под давлением на специальных прессах. Первой отечественной машиной, изготовленной для 
электродной промышленности, явился горизонтальный пресс, разработанный сварочным комбинатом треста «Оргметалл». 
В послевоенные годы в системе Министерства путей сообщения 
был создан Опытно-сварочный завод, специализированный на разработке и выпуске электродов для сварки легированных и высоколегированных сталей чугуна, цветных металлов, для наплавочных работ. 
Различными организациями в нашей стране и за рубежом было  
разработано 
много 
марок 
электродов 
разнообразного 
назначения: 
ЦНИИТМАШ, НИИ судостроительной промышленности, Институт электросварки им. Е. О. Патона, кафедры сварки МАТИ, ЛПИ (и др. в СССР), 
фирмы «ЭСАБ» (Швеция), «Эрликон» (Швейцария), «АРКОС» (Бельгия) 
и др. 
Централизованное производство сварочных электродов в нашей 
стране было начато в 1956 г. по специальному постановлению Совета Министров СССР. Потребовался пересмотр номенклатуры существующих 
электродов, создание новых более совершенных в металлургическом и гигиеническом аспекте марок, технологичных в условиях поточного производства с высокой степенью механизации. Разработанные в 60-е годы прошлого столетия рутиловые электроды марок ОЗС-4, АНО-4, МР-3  
и в настоящее время являются базисными марками электродов общего 
назначения. Тогда же было создано специализированное оборудование