Лекция № 9 (4 часа). 9. Технология сварки металлов и сплавов. Технология сварки углеродистых и конструкционных сталей. Технология сварки легированных сталей. Особенности технологии при различных методах сварки

Лекция № 9 (4 часа)

9. ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ. ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ УГЛЕРОДИСТЫХ И КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ. ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДАХ СВАРКИ

9. 1. Технология сварки углеродистых и конструкционных сталей

Углеродистыми конструкционными называют стали, содержащие в качестве основного легирующего элемента углерод в количестве 0, 06…0, 65 %. В сталях постоянно присутствуют также марганец (0, 25…1, 1 %) и кремний (до 0, 37 %). В малых количествах могут находиться алюминий, титан, медь, хром другие попадающие при выплавке с шихтой элементы. По структурному состоянию эти стали относят к перлитному классу.

Перлит – структурная составляющая сталей, представляющая собой механическую смесь феррита (твёрдого раствора углерода в α -железе) и цементита (карбида железа Fe₃C).

По степени раскисленности углеродистые стали классифицируют на кипящие (кп), полуспокойные (пс) и спокойные (сп). Кипящая, недостаточно раскисленная сталь, содержащая не более 0, 05…0, 07% кремния, характеризуется крайне неравномерным распределением примесей, особенно серы и фосфора, и повышенной склонностью к старению (распаду пересыщенного твёрдого раствора азота и углерода в железе) при нагреве. Спокойная сталь, получаемая при раскислении кремнием, марганцем, алюминием и титаном и содержащая не менее 0, 15…0, 17% кремния, отличается более равномерным распределением в ней серы и фосфора и значительно меньшей склонностью к старению. Полуспокойная сталь, содержащая от 0, 05 до 0, 17% кремния, занимает промежуточное положение между кипящей и спокойной сталью и сохраняет определённую склонность к старению.

Углеродистые стали подразделяют также по качественному признаку. Они бывают обыкновенного качества и качественными. Последние являются спокойными сталями и содержат пониженное количество кислорода, серы и фосфора.

 

Таблица 9. 1

Химический состав углеродистых сталей

 

Марка стали	ГОСТ	Массовая доля элементов, %
		C	Mn	Si	S	P
					Не более
Ст3кп	380-94	0, 14…0, 22	0, 30…0, 60	Не более 0, 05	0, 050	0, 040
Ст3пс		0, 14…0, 22	0, 40…0, 65	0, 05…0, 15	0, 050	0, 040
Ст3сп		0, 14…0, 22	0, 40…0, 65	0, 15…0, 30	0, 050	0, 040
Ст4сп		0, 18…0, 27	0, 40…0, 70	0, 15…0, 30	0, 050	0, 040
Ст5сп		0, 28…0, 37	0, 50…0, 80	0, 15…0, 30	0, 050	0, 040
Ст6сп		0, 38…0, 49	0, 50…0, 80	0, 15…0, 30	0, 050	0, 040
	1050-88	0, 07…0, 14	0, 35…0, 65	0, 17…0, 37	0, 040	0, 035
		0, 17…0, 24	0, 35…0, 65	0, 17…0, 37	0, 040	0, 035
		0, 32…0, 40	0, 50…0, 80	0, 17…0, 37	0, 040	0, 035
		0, 37…0, 45	0, 50…0, 80	0, 17…0, 37	0, 040	0, 035
		0, 47…0, 55	0, 50…0, 80	0, 17…0, 37	0, 040	0, 035
		0, 57…0, 65	0, 50…0, 80	0, 17…0, 37	0, 040	0, 035

 

 

Таблица 9. 2

Механические свойства углеродистых сталей при температуре 20^оС

 

Марка стали	ГОСТ	Временное сопротивление σ в, МПа	Предел текучести σ Т, МПа	Относительное удлинение δ 5, %	Ударная вязкость KCU, Дж/см2
Ст3сп	535-88	370…490	205…255	23…26
Ст4сп		410…530	235…265	21…24
	1050-88				Не нормир.
					Не нормир.
Примечание – Значения, заданные отдельным числом, являются минимально допустимыми

 

В связи с определяющим влиянием углерода не только на механические свойства сталей, но и на их пригодность к сварке, в сварочном производстве углеродистые конструкционные стали условно по содержанию углерода классифицируют на низкоуглеродистые (С ≤ 0, 25%), среднеуглеродистые (С = 0, 26…0, 45%) и высокоуглеродистые (С > 0, 45%).

Высокоуглеродистые стали вследствие очень высокой склонности к образованию трещин, как правило, для изготовления конструкций с помощью ручной дуговой сварки не применяют.

 

9. 1. 1. Особенности сварки низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей

Находящийся в сталях углерод в количестве более 0, 22…0, 25% оказывает заметное негативное влияние на склонность сталей к образованию горячих и холодных трещин. Снижение стойкости против образования горячих трещин связано в основном с тем, что углерод усиливает вредное действие серы на деформационные характеристики металла, а снижение стойкости против образования холодных трещин – с повышением чувствительности сталей к появлению при сварке хрупких закалочных структур. С увеличением концентрации углерода эта чувствительность резко возрастает. В большинстве случаев горячие трещины образуются в металле шва, холодные – в зоне термического влияния.

Низкоуглеродистые полуспокойные и спокойные стали относятся к классу сталей, пригодных к ручной дуговой сварки. Наиболее широко применяют стали марок Ст3сп, Ст3пс, 10 и 20 с содержанием углерода до 0, 22…0, 24%. Металл зоны термического влияния в определённых обстоятельствах может претерпевать заметные изменения, связанные, прежде всего, с ростом зерна на участке перегрева, нагреваемом до температуры выше 1200^оС, что приводит к потере вязкости стали на 15…20%. При сварке полуспокойных сталей возможна интенсификация процесса старения на участке, нагреваемом до температуры 200…400^оС. Подобные структурные изменения могут наблюдаться при сварке многослойных швов на чрезмерно большой силе тока (погонной энергии) вследствие длительного пребывания металла в области указанных температур.

Среднеуглеродистые стали отличаются от низкоуглеродистых сталей более высоким содержанием углерода и марганца. В основном применяют стали марок 35 и 40 с содержанием углерода до 0, 45%. Повышенная концентрация углерода предопределяет значительные трудности ручной дуговой сварки этих сталей, связанные с высокой склонностью к образованию горячих и холодных трещин в металле шва и в зоне термического влияния.

 

⇐ Предыдущая19202122232425262728Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: