Свариваемость металлов
Современное машиностроение и строительство невозможно без применения легированных сталей; они увеличивают надежность, долговечность н экономичность конструкции при меньшей массе и лучших эксплуатационных свойствах. Это особенно Важно для комбинированных конструкций, собираемых из неоднородных металлов. Однако некоторые разнородные металлы или вообще не способны соединяться сваркой, или технология их сварки очень сложна. В связи с этим большое значение в технологии сварки имеет понятие о свариваемости металлов.
Свариваемостью называют свойство металла или сочетания металлов при установленной технологии сварки образовывать соединения, свойства которых (физические, механические и др.) близки к свойствам основного металла.
Например, хорошая свариваемость низкоуглеродистых сталей характеризуется рав ю - прочным с основным металлом сварным соединением без снижения пластичности в око - лошовной зоне и без трещин в металле шва.
Свариваемость легированных стг лей оценивается возможностью получения соединений, стойких против образования закалочных струк
тур (и трещин), коррозии, уменьшения прочности при высоких температурах.
Металлы однородные, с одинаковой атом - гой. решеткой легко соединяются сваркой, тогда как разнородные могут совершенно не свариваться. Например, не сваривается медь со свинцом; затруднена сварка железа со свинцом, титана с углеродистой сталью и медью и др.
■Металл шва и металл зоны термического влияния любого сварного соединения, составленного даже из однородных частей, являются по свойствам неоднородными, как между собой, так и по сравь-нию с основным металлом. Недостаточной {.абстоашсобностью обладает крупнозернистый (перегретый), закаленный или крупнозернисто-закаленный металл, образующийся в сварном соединении в зависимости от способности свариваемого металла изменять свою структуру и свойства при сварке. Признак плохой свариваемости — склонность к образованию трещин, которые совершенно недопустимы в сварных соединениях. Склонность к перегреву, закалке, образованию трещин и других дефектов при сварке характеризует свариваемость металлов.
При оценке свариваемости термически упрочненной стали весьма важной характеристикой является ее склонность к разупрочнению (потере прочности) при сварке. Обычно разупрочнение происходит в зоне термического влияния на участке с температурами нагрева 400— 720°С в зависимости от температуры отпуска стали в процессе ее изготовления на заводе (закалка + отпуск).
Для того чтобы изготовить прочную сварную конструкцию с наименьшими затратами
32. Свариваемость перлитных сталей
|
Наименование сталей |
|
Условна* сварка |
Класс
свариваемости
|
Свариваются без особых ограничений, независимо от толщины металла, температуры окружающего воздуха и жесткости изделия, в широком нтервале режимов сварки |
|
Свариваются с ограничениями по температуре окружающего воздуха (не ниже —5°С), толщине (менее 20 мм) и жесткости при правильно выбранном режиме сварки |
|
Свариваются с предварительным или сопутствующим подогревом ло 100— 250 С |
|
Свариваются с подогревом и последующей термообработкой сварного изделия |
|
2. Низколегированные низкоуглеродистые стали, содержащие углерода 0,14—0,22% (марки 15ХСНД, 14Г2АФ 15Г2АФДпс, 16Г2АФ, 14ГСМФР и др.). III 1. Углеродистые стали, содержащие угле рода 0,3—0,4% (марки Ст5, 25, 35 й Др.). 2. Низколегированные сседнеугййЮДйсТые стали, содержащие V. :рода 0,2І—U, J% (марки 18Г2АФ, 20ХГСА и др.)" IV Теплоустойчивые стали (12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ, 12Х1МФ, 15Х1МФ, 20ХМФЛ и др.) Среднелегированные (от 2,5 до 5% всех легирующих элементов) среднеуглеродистые стали С>0,22% (25ХГСА, ЗОХГСА, ЗОХГСНА, 30ХН2МФА, 20Х2МА и др.) Перлитные высоколегированные стали различных марок * Примечание. Свариваемость сталей может оцениваться и по эквивалентному углероду Сэ определяемому по соответствующей формуле. |
|
1. Низкоуглеродистые стали, содержащие углерода С< 0,22% (марки ВСтЗсп5, ВСтЗпсб, ВСтЗГпс5, В18Гсп5, М16С, СтТсп, ВстЗкп2, 08, 10, 15 н др.)* 2. Низколегированные низкоуглеродистые стали, содержащие углероля С <0,14% (марки 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д, 10ХСНД, 12Г2СМФ, 12ГС и др.). II 1. Углеродистые стали, содержащие углеро да 0,22—0,30% (марки Ст4, 20, 25 и др.). |
труда, применяя наиболее рациональную технологию сварки, следует возможно полнее изучить свариваемость стали.
На свариваемость влцяют химический состав присадочного металла, режим сварки, температура окружающего воздуха, химический состав и толщина стали, условия закрепления элементов конструкции при сварке и другие конструктивные, технологические, а также эксплуатационные условия.
На практике применяют различные методы определения свариваемости для проверки стойкости металла против образования трещин, перехода в хрупкое состояние, коррозии, износа и других свойств..
1 классификация, углеродистых сталей по свари ем-лти. По признака»! стойкости против образования трещин при соответствующей технологии сварки все стали с ферритно-перлитной и бейнитной структурами можно разделить на четыре группы: I — стали, не закаливающиеся при дуговой и газовой сварке и поэтому сваривающиеся без особых ограничений; II — стали, склонные к образованию закалочных микроструктур, но при правильно выбранной технологии сваривающиеся без появления их (при сварке без подогрева); III — стали, склонные к закалочным структурам при сварке и сваривающиеся с подогревом для избежания появления этих структур; IV — стали, закаливающиеся при сварке и сваривающиеся с предварительным, сопутствующим подогревом и немедленной термообработкой после сварки.
В табл. 32 приведены некоторые р аспростра - ненные марки сталей и условия их свариваемости.
Сварку сталей I группы можно выполнять при любом тепловом режиме в широком интервале, без особых ограничений в способе наложения швов по сечению, длине и положению в пространстве.
Сварка сталей II группы выполняется с соответствующими ограничениями, в узком интервале тепловых режимов и ограниченной температуры окружающего воздуха.
Стали, отнесенные к III группе, требуют подогрева при сварке, который способствует снижению скорости охлаждения сварного соединения и, следовательно, образованию относительно мягкой ферритно-перлитной, в крайнем случае бейнитной микроструктуры.
Сварка сталей, отнесенных к IV группе по свариваемости, выполняется с обязательным ■.подогревом и термообработкой.
