Технологическая свариваемость конструкционных материалов

Технологическая свариваемость металлов и их сплавов зависит от многих факторов - химической активности металлов, степени легирования, структуры и содержания примесей. Чем химически более активен металл, тем больше его склонность к взаимодействию с окружающей средой, в первую очередь к окислению, тем выше в этом случае должны быть качество защиты и возможность металлургической обработки при сварке. К наиболее активным металлам относятся титан, цирконий, ниобий, тантал, молибден. При их сварке необходимо защищать от взаимодействия с воздухом не только расплавленный металл, но и прилегающий к сварочной ванне основной металл и остывающий шов с наружной и обратной сторон. Наилучшее качество защиты обеспечивают высокий вакуум и инертный газ высокой частоты. Высокой химической активностью при сварке отличаются и другие цветные металлы: алюминий, магний, медь, никель и сплавы на их основе. Качество их защиты обеспечивается инертными газами, а также специальными электродными покрытиями и флюсами.

При сварке сталей и сплавов на основе железа от взаимодействия с воздухом расплавленный металл защищают покрытиями, флюсами и защитными газами.

Наибольшее влияние на свариваемость сталей оказывает углерод. С увеличением содержания углерода, а также ряда других легирующих элементов свариваемость сталей ухудшается. Для сварных конструкций в основном применяют конструкционные низко­углеродистые, низколегированные, а также легированные стали. Главными трудностями при сварке этих сталей являются склонность к горячим трещинам, чувствительность к закаливаемости и образо­ванию холодных трещин, обеспечение равнопрочности сварных соединений. Чем выше содержание углерода в стали, тем больше опасность трещинообразования, труднее обеспечить равномерность свойств в сварном соединении. Ориентировочным количественным показателем свариваемости стали известного химического состава является эквивалентное содержание углерода, которое определяется по формуле

где содержание углерода и легирующих элементов берется в про­центах. В зависимости от эквивалентного содержания углерода и связанной с этим склонности к закалке и образованию трещин стали по свариваемости делят на четыре группы: хорошо, удовлетворительно, ограниченно и плохо сваривающиеся стали (табл. 1).

1. Классификация сталей по свариваемости

Группа свариваемости	Сталь
Углеродистая	Конструкционная легированная
Хорошая	Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, 0,8; сталь 10,20, 12кп, 16кп, 20кп	15Г, 20Г, 15ХМ, 10 ХСНД 10ХГСНД, 15ХГСНД
Удовлетворительная	Ст5; сталь 30, 35	12ХН2, 14Х2МР, 20ХН, 20ХГСА, 25ХГСА, 30ХМ
Ограниченная	Ст6, сталь 40, 45, 50	35Г, 40Г, 45Х, 30ХГСА, 40ХМФА, 30ХГСМ
Плохая	Сталь 65, 70, 80, У7, У8, У9, У10	50Г, 8X3, 45ХНЗМФА 8X3, 5ХНТ

Стали первой группы имеют Сэ < 0,25%, хорошо свариваются без образования закалочных структур и трещин в широком диапазоне режимов, толщин и конструктивных форм.

Удовлетворительно сваривающиеся стали (Сэ = 0,25 - 0,35%) мало склонны к образованию холодных трещин при правильном выборе режимов сварки, в ряде случаев требуется подогрев.

Ограниченно сваривающиеся стали (Сэ = 0,36 - 0,45%) склонны к трещинообразованию, возможность регулирования сопротивляемости образованию трещин изменением режимов сварки ограничена, требуется подогрев.

Плохо сваривающиеся стали (Сэ > 0,45%) весьма склонны к закалке и трещинам, требуют при сварке подогрева, специальных технологических приемов сварки и термообработки.

Температура подогрева при сварке конструкционных сталей определяется следующим образом:

,

где

,

.

Здесь δ – толщина детали, мм, С, Mn, Ni, Cr, Mo – содержание легирующих элементов, %.

Дата добавления: 2014-01-06