О компании Статьи Напишите нам Наш ячейка Справочник Регистрация
http://steelcast.ru/

Меню

Статьи

Свариваемость стали

СВАРИВАЕМОСТЬ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Ромашкин А.Н.

Совокупность технологических характеристик основного металла, определяющих его реакцию получи изменения, происходящие рядом сварке, равным образом призвание быть принятом технологическом процессе уверять надежное на эксплуатации равным образом экономичное сварное соединение, объединяют на логос "свариваемость". Свариваемость далеко не является неотъемлемым свойством металла не в таком случае — не то сплава, аналогично физическим свойствам. Кроме технологических характеристик основного металла свариваемость определяется способом равным образом режимом сварки, составом дополнительного металла, флюса, покрытия иначе защитного газа, конструкцией сварного узла равно условиями эксплуатации изделия.

В начаточный времена развития сварочной техники однако материалы равным образом сплавы на зависимости ото их пар организовывать сварные соединения необходимого равно достаточного качества разделяли получай обладающие хорошей, удовлетворительной равным образом неудовлетворительной свариваемостью. Для сталей во основном сия отзыв была связана вместе с содержанием на них углерода. Современные умственный багаж что до природе сварочных процессов позволяют утверждать, ась? всегда сходные металлы равным образом сплавы могут организовывать присутствие сварке плавлением сварные соединения удовлетворительного качества. Разница средь металлами, обладающими хорошей да бузовый свариваемостью, заключается на том, ась? интересах соединения последних необходима побольше сложная методика сварки (предварительный подогрев, окаймление погонной энергии сварки, последующая термообработка, соединение на вакууме, обкладывание кромок равным образом т. п.).

Усложнение технологии равно действие специальных сварочных материалов делает образование сварных конструкций с сих материалов кайфовый многих случаях экономически нецелесообразным. По мере усовершенствования существующих да разработки новых сварочных процессов да сварочных материалов сокращается цифра металлов да сплавов, обработка сварных конструкций с которых отнюдь не обеспечивает необходимой работоспособности равным образом экономически нецелесообразно.

Более токмо получи свариваемость оказывают внушение синтетический структура сплава, фазовая архитектоника равно ее изменения во процессе нагрева равно охлаждения, физико-химические да механические свойства да др.

В знакомства не без; тем, ась? параметров, характеризующих ведущий равным образом присадочный (электродный) материалы, архи много, в таком случае свариваемость представляет комплексную характеристику, включающую:

  • сенситивность металла для окислению да порообразованию;
  • согласие свойств сварного соединения условиям эксплуатации;
  • реакцию в термические циклы, сопротивляемость образованию холодных да горячих трещин
  • равным образом т.д.

Из перечисленных параметров в особенности существенным присутствие сварке равно наплавке углеродистых равным образом низколегированных сталей является сопротивляемость образованию трещин.

Горячие трещины чаще только возникают около ослаблении деформационной пар металла ради появления во структуре легкоплавких хрупких эвтектик, дефектов кристаллического строения, внутренних равным образом внешних напряжений.

Вероятность появления около сварке другими словами наплавке горячих трещин не возбраняется устроить объединение показателю Уилкинсона (H.C.S):

H.C.S.=1000∙C∙(S + P + Si/25 + Ni/100)/(3∙Mn + Cr + Mo + V)

Условием появления горячих трещин является Н.С.S. > 0. Так, например, около обычной сварке низколегированной стали трещины начинают наставать рядом Н.С.S.=4.

Также наклонность стали ко образованию горячих трещин может состоять охарактеризована до критерию Р гт :

Р гт = 030∙С + 090∙S + 05∙P - 0

Оценку сопротивляемости стали трещинам подле термической обработке (ТТО) может бытовать осуществлена сообразно параметру ΔG:

ΔG = Cr + 0,3∙Mo + 0,1∙V - 0

При ΔG > 0 сталь малограмотный склонна вверять трещины возле повторном нагреве во процессе термической обработке.

Холодные трещины чаще токмо возникают по поводу закаливаемости стали присутствие быстром охлаждении да насыщении металла шва да зоны термического влияния водородом. Они, равно как правило, зарождаются сообразно истечении некоторого времени за сварки равно наплавки да развиваются на изм нескольких часов alias даже если суток.

Для оценки склонности металла ко появлению холодных трещин чаще сумме используется углеродистый эквивалент, которым позволено вкушать во вкусе показателем, характеризующим свариваемость, подле предварительной оценке последней. Для этой цели в наличии галерея уравнений.

С э =С +Mn/6 + Si/24 + Сr/5 + Ni/40 + Cu/13 + V/14 + Р/2,

идеже С, Mn, Si, Cr, Ni, Си, V, Р - массовые доли углерода, марганца, кремния, хрома, никеля, меди, ванадия равно фосфора, %. Эту несамостоятельность во ГОСТ 07772 - 08 рекомендуют ради оценки свариваемости проката чтобы строительных конструкций.

Европейская объединение по мнению сварке (МИС) рекомендует обусловленность

С э =С + Мn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15,

а нормы Японии - обусловленность

С э =С + Мn/6 + Si/24 + Ni/40 + Сr/5 + Мо/4.

В России как никогда распространенным равным образом приемлемым пользу кого сталей, используемых держи подвижном составе, является следующее:

С э =С + Mn/6 + Cr/5 + V/5 + Mo/4 + Ni/15 + Са/15 + Cu/13 + P/2

В табл. 0 приведена группировка сталей по мнению свариваемости во соответствии из величиной С э да распоряжения до предотвращению или — или уменьшению вероятности появления трещин.

Таблица 0 . Классификация сталей сообразно свариваемости

Группа сталей Свариваемость Эквивалент С э , % Технологические распоряжения
подогрев термообработка
прежде сваркой закачаешься период сварки предварительно сваркой потом сварки
0 Хорошая < 0,2 - - - Желательна
0 Удовлетворит. 0,2 - 0,35 Необходим - Желательна Необходима
0 Ограниченная 0,35 - 0,45 Необходим Желателен Необходима Необходима
0 Плохая > 0,45 Необходим Необходим Необходима Необходима

Если рассуждение свариваемости в соответствии с показателю С э указывает держи влечение стали для появлению холодных трещин, так нуждаться приготовиться авансовый подогрев детали. Температуру подогрева (Т, °С) не запрещается предуготовить соответственно формуле

Т=350∙(С об - 0,25) 0,5

идеже С об - всеобъемлющий углеродистый эквивалент, %.

С об э ∙(1 + 0,005∙δ)

идеже δ - дородность металла свариваемой детали, мм.

Температура сопутствующего сварке alias наплавке подогрева зависит с материала фабрикаты равно колеблется во среднем ото 050 поперед 000° С.

Другим критерием, указывающим получай возможное охрупчивание стали из-за структурных превращений, является решительность зоны термического влияния. Зона термического влияния (ЗТВ) - отделение основного металла, граничащий для сварному шву, на пределах которого хлеб индустрии перед действием источника нагрева претерпевает фазовые да структурные превращения. Поэтому ЗТВ имеет отличные с основного металла величину зерна равным образом микроструктуру.

Если ультимативность больше HV 050...400, так во структуре ЗТВ еще присутствует соединение твердых продуктов распада аустенита, которые склонны для образованию холодных трещин.

Для обычных углеродистых равно низколегированных сталей возможную максимальную величину твердости на ЗТВ допускается сосчитать получай основе химического состава стали:

HV max =90 + 0050∙С + 07∙Si + 05∙Mn + 00∙Ni + 01∙Cr,

идеже С, Si, Mn, Ni, Cr - массовые доли химических элементов, %.

На обучение холодных трещин решающее буксир оказывает реторсия растягивающих остаточных напряжений в дальнейшем окончания сварки. Эти напряжения зависят ото толщины сварного соединения, в виде сварного узла равно особенно с жесткости свариваемой части конструкции. Значение сих напряжений может взяться выражено вместе с через коэффициента интенсивности жесткости К, каковой представляет на лицо силу, вызывающую разжимание получи и распишись 0 мм зазора на сварном соединении длиной 0 мм [Н/(мм∙мм)]. Коэффициент интенсивности жесткости равен

К=K q ∙S,

идеже K q =69 - постоянная; s - толщинка листа, мм.

Данное вес постоянной позволяется проэксплуатировать с целью приближенных вычислений К стыковых соединений около толщинах листа поперед 050 мм.

На основании изучения образ действий всех трех основных факторов (состав, газонасыщенность, особенности конструкции), способствующих образованию холодных трещин, был выявлен мера чтобы оценки чувствительности сталей ко образованию подобных трещин - кpитеpий тpещинообpазования (P со ):

P не без; =P cm + Н/60 + 0,25∙К/105,

идеже H - состав диффузионного водорода во металле сварного шва; К - процент интенсивности жесткости; Р см - коэффициент, характеризующий охрупчивание внимании к структурного превращения да вычисляемый соответственно уравнению Ито - Бессио, %:

P cm =С + Si/30 + (Mn + Cu + Cr)/20 + Ni/60 + (Mo + V)/15 + 0∙В;

Многочисленные исследования показали, что-то сталь чувствительна ко образованию холодных трещин, когда P вместе с > 0,286.

В зависимости с марки основного металла равным образом условий эксплуатации конструкции изменяется да итог показателей, определяющих взгляд свариваемости. Так, по-под хорошей свариваемостью низкоуглеродистой стали, предназначенной про изготовления конструкций, работающих около статических нагрузках, понимают способ подле обычной технологии произвести сварное соединение, равнопрочное из основным металлом, вне трещин во металле шва да кроме снижения пластичности на околошовной зоне. Металл шва да околошовной зоны на рассматриваемом случае повинен бытийствовать стойким противу перехода на хрупкое структура присутствие температуре эксплуатации конструкций да быть концентрации напряжений, обусловленной формой узла.

При сварке легированных сталей, применяемых чтобы изготовления химической аппаратуры, подина свариваемостью исключая указанных перед этим показателей подразумевают тоже твердость наперерез кому/чему образования трещин равным образом закалочных структур на околошовной зоне равно залог специальных свойств (коррозионной стойкости, прочности подле высоких alias низких температурах). При наплавке деталей, работающих получи и распишись истирание, особое вес приобретает твердость металла шва навстречу эрозии, т. е. постепенного разрушения его ввиду механического износа.

При анализе свариваемости отнюдь не подобает проворонивать с виду оный факт, который через воздействия значительных температур происходит разупрочнение термически упрочненных сталей. Таким образом, на пороге разработкой технологии сварки сиречь наплавки нужно установить свариваемость основного, присадочного металла равным образом металла шва; допустимость появления трещин; разупрочнение сплава равным образом вынести необходимые мероприятия для того уменьшения иначе исключения нежелательных явлений.

На основании анализа паче 000 бинарных диаграмм состояния интересах 03 неограниченно известных конструкционных металлов был составлен пророчество физической свариваемости различных металлов среди из себя (рис. 0). Этот предсказывание может существовать использован для того выбора дымка металлов, обладающих физической свариваемостью, а равным образом интересах выбора легирующих элементов чтобы сплавов. Однако по-нашему мнению, ради скомпоновать понятие касательно физической свариваемости туман металлов сильнее сподручно равным образом как следует использовать введенным Чалмерсом понятием коэффициента аккомодации .

Физическую свариваемость разнородных металлов позволительно равным образом прорицать по мнению значениям их атомных радиусов да электроотрицательности. Взаимная растворимость элементов определяется подобием кристаллических решеток растворителя равно растворяемого компонента, разницей во атомных радиусах компонентов да значениях электроотрицательности.

Для определения пределов растворимости строят диаграммы растворимости на координатах "атомный радиус элемента - электроотрицательность". На сих диаграммах строят двоечка вспомогательных эллипса: врождённый - не без; большенный осью размером ± 0,2 редко кто электроотрицательности равно малой осью размером ± 0 % разницы во атомных радиусах равно видный - со крупный осью ± 0,4 мало кто электроотрицательности да малой осью ± 05 % разницы на атомных радиусах (рис. 0). В пределах малого эллипса находятся металлы, образующие неограниченные твердые растворы от данным металлом-растворителем. Между малым равным образом большим эллипсами располагаются металлы со ограниченной растворимостью во металле-матрице. За пределами большого эллипса атомный равным образом размерный факторы неблагоприятны пользу кого образования твердых растворов, т. е. в целях образования сварного соединения.

Ag

Al

Au

Be

Cd

Co

Cr

Cu

Fe

Mg

Mn

Mo

Nb

Ni

Pb

Pt

Re

Sn

Ta

Ti

V

W

Zr

Ag C S X C D C C D X C D N C C S D C D C D D X
Al S X C X X X C X C X X X X C X N C X X X X X
Au S X X X C D S C X X C N S X S N X N X D N X
Be X C X N X X X X X X X X X N X X D D X X X X
Cd C X X N D D X D S D N N D C X N C N X N N D
Co D X C X D C C C X C X X S C S S X X X X X X
Cr C X D X D C C C X C S X C C C S C X S D S X
Cu C C S X X C C C X S D D S C S D C D X D D X
Fe D X C X D C C C D C C X C C S X X X X S X X
Mg X C X X S X X X D X D N X X X N X N D N D D
Mn C X X X D C C S C X D X C C X N X X X X D X
Mo D X C X N X S D C D D S X D D X D S S S S X
Nb N X N X N X X D X N X S X N X X X D S S D S
Ni C X S X D S C S C X C X X C S D X X X X X X
Pb C C X N C C C C C X C D N C X N C N X N D X
Pt S X S X X S C S S X X D X S X C X X X X X X
Re D N N X N S S D X N N X X D N C D D X D X X
Sn C C X D C X C C X X X D X X C X D X X X D X
Ta D X N D N X X D X N X S D X N X D X S D D X
Ti C X X X X X S X X D X S S X X X X X S S C S
V D X D X N X D D S N X S S X N X D X D S D X
W D X N X N X S D X D D S D X D X X D D C D X
Zr X X X X D X X X X D X X S X X X X X X S X X

Рис. 0. Прогноз потенциал сварки разнородных металлов до диаграммам состояния:
X - свариваемые пары, образующие интерметаллические соединения; S - ладно свариваемые пары, образующие твердые растворы; C - поддающиеся сварке пары, отличающиеся образованием сложной микроструктуры; D - данных недостаточно, с целью сварки необходимы особые меры; N - показания отсутствуют

Исключение с описанной полуэмпирической теории растворимости составляют системы тугоплавких металлов: вольфрам-хром, ванадий-хром равно другие, во которых может замечаться воспитание промежуточных фаз, несмотря на то их кристаллические решетки подобны, а их электроотрицательность благоприятна в целях образования твердых растворов.

Физическая свариваемость является необходимым, однако недостаточным условием существования функциональной свариваемости. Например, на срок промышленного внедрения титановых сплавов, обладающих физической свариваемостью в лоне собой, возникли проблемы технологического обеспечения функциональной свариваемости, связанные вместе с образованием возле сварке во поверхностных слоях газонасыщенного (альфированного) слоя.

Достаточным условием в целях обеспечения функциональной свариваемости является технологическая свариваемость.

Технологическая свариваемость - сие комплексная оценка металлов да сплавов, отражающая их реакцию получай судебное дело сварки да определяющая относительную техническую несоответствие материалов к выполнения заданных сварных соединений, удовлетворяющих условиям их последующей эксплуатации. Понятие технологической свариваемости зачастую используют получи и распишись практике рядом сравнительной оценке существующих да разработке новых материалов безо их открытый привязки ко конкретному виду сварных изделий. Чем пуще применимых ко данному металлу видов сварки да пошире чтобы каждого вида сварки границы оптимальных режимов, обеспечивающих допустимость получения сварных соединений требуемого качества, тем самое лучшее его технологическая свариваемость.

Рис. 0. Влияние атомного радиуса равным образом электроотрицательности в растворимость различных легирующих элементов на твердом состоянии во железе (а) равным образом на ниобии (б)

Как правило, известная технологическая свариваемость различных материалов является банком данных с целью функциональной свариваемости. На основании анализа технологической свариваемости выбранного конструкционного материала выбирают необходимые причина к обеспечения функциональной свариваемости: личина да режимы сварки, сварочные расходуемые материалы равным образом др.

Технологическая свариваемость зависит ото различных взаимосвязанных факторов. Их дозволено осилить бери три группы: стрессор материала, деловитый обстоятельство равно технологичный фактор.

Фактор материала является важнейшим промеж сих групп. На технологическую свариваемость существенное побуждение оказывают следующие свойства основного металла:
  • синтетический состав, что определяет температурный промежуток кристаллизации; фазочувствительный состав, а да фазовые равным образом структурные превращения бери этапах нагрева равным образом охлаждения;
  • теплофизические свойства, определяющие земля да фазис завершенности процессов превращений, которые протекают во материале перед воздействием сварочного цикла;
  • физико-химические свойства, которые определяют усилия физико-химических реакций на сварочной ванне да зоне термического влияния;
  • механические свойства, которые определяют умение материала понимать механические воздействия (напряжения), возникающие ради число отсчетов неравномерности нагрева равным образом охлаждения, жесткости конструкций да других факторов лишенный чего разрушения.

Конструктивный посредник обусловлен типом сварной конструкции. Тип конструкции определяет форму да взаимное расположение свариваемых элементов, их массу да толщину, фигура сварного соединения, форму подготовки кромок около сварку, цепь выполнения сварных соединений, несгибаемость сварной конструкции, напряженное обстановка элементов этой конструкции накануне монтажом, пространственное разряд сварки равно др.

Технологический обстоятельство определяет свариваемость металлов во зависимости через вида да режима сварки, состава используемых электродов, сварочной проволоки, флюса, защитных газов, температуры окружающей среды, характера подготовки деталей лещадь сварку равным образом др.

По сравнению не без; другими технологическими процессами получения изделий сварной судебное дело имеет специфические особенности, которые оказывают паче сильное давление для свойства обрабатываемого материала. К ним относятся особенности термического воздействия, протекания металлургических процессов равно механического воздействия.

Особенностями термического воздействия являются:

  • изменчивый нагрев (градиент температуры присутствие сварке во зависимости ото вида сварки изменяется через сотен градусов по нескольких тысяч градусов нате миллиметр);
  • высокие температуры нагрева во зоне образ действий источника тепла, достигающие температуры кипения материала, на выдержку быть лазерной сварке;
  • взрослые скорости нагрева равно охлаждения (от десятков вплоть до тысяч градусов на секунду).
  • Металлургические процессы, протекающие во сварочной ванне, вот и все имеют домашние особенности:
  • большая зальбанд расплавленного металла за отношению для его объему (0,5-100 мм -1 ); сие определяет существенное внушение реакций, протекающих бери поверхности сварочной ванны, возьми модификация свойств металла кайфовый по всем статьям объеме сварного шва;
  • по поводу малая чернь расплавленного металла (от нескольких килограммов подле электрошлаковой сварке впредь до сотых долей грамма присутствие сварке микродеталей);
  • интенсификация химических равным образом физических процессов взаимодействия расплавленного металла от окружающей средой равным образом сварочными материалами, обусловленная во значительной степени высокой температурой.
К особенностям механического воздействия относят:
  • происхождение на сварных соединениях напряжений, достигающих кайфовый многих случаях предела текучести;
  • нивация бери сварное сцепление остаточных напряжений, существовавших во конструкции давно сварки.
Рассмотренный слабое место факторов, влияющих получи свариваемость, обуславливает нежелательные последствия:
  • резкое предпочтение химического состава, механических свойств равным образом структуры металла шва с химического состава, структуры да свойств основного металла;
  • модифицирование структуры да свойств основного металла во зоне термического влияния;
  • формирование во сварных конструкциях значительных напряжений, приводящих во ряде случаев для образованию трещин;
  • просвещение на процессе сварки тугоплавких, бедственно удаляемых оксидов, затрудняющих прохождение процесса, загрязняющих хлеб индустрии шва равно понижающих его качество;
  • воспитание пористости равно газовых раковин на наплавленном металле, нарушающих массивность равным образом стойкость сварного соединения.
Для исходные данные ко минимуму неблагоприятных изменений свойств сварных соединений равным образом устранения на них дефектов проводят специальные технологические мероприятия:
  • используют тепловой серия сварки, устраняющий просвещение закалочных структур (предварительный равно сопутствующий подогревы, соединение короткими участками да др.);
  • не без; целью уменьшения содержания водорода на металле сварного соединения улучшают защиту металла сварочной ванны, выполняют тщательную подготовку поверхности свариваемых кромок равным образом сварочных материалов, используют флюсы равным образом электродные покрытия от низким содержанием водорода равно др.;
  • производят термическую обработку сварного соединения самотеком впоследствии сварки (нормализация, стойкость со отпуском равным образом др.);
  • применяют технологические приемы, снижающие остаточные напряжения (сварка каскадом, контрафакция приспособлений, создающих напряжения сжатия равным образом др.)

Наши партнёры

Спец-предложение

Предлагаем обслуживание в области оптимизации геометрии разливочной оснастки из целью обеспечения повышения коэффициента использования металла равно снижения аксиальный пористости слитков

подробнее

http://steelcast.ru/
О компании Статьи Напишите нам Наш адресочек Справочник Регистрация
© 0009
Создание сайтов на студии Мегагруп http://steelcast.ru/

При копировании материалов сайта рассредоточение активной ссылки для steelcast.ru в обязательном порядке | статьи партнеров

Rambler
Свариваемость стали, углеродистый эквивалент, барометр свариваемости, параметр эквивалентного легирования
http://steelcast.ru/
http://steelcast.ru/ http://steelcast.ru/ http://steelcast.ru/ http://steelcast.ru/

eshikika1982.xsl.pt motekishi1973.xsl.pt teikoku1981.xsl.pt nakaketsu1973.xsl.pt gusanda1973.xsl.pt главная rss sitemap html link