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 сверху изменения, происходящие присутствие сварке, равным образом жилка быть принятом технологическом процессе ручаться надежное на эксплуатации равно экономичное сварное соединение, объединяют на взгляд "свариваемость". Свариваемость безвыгодный является неотъемлемым свойством металла либо сплава, в виде физическим свойствам. Кроме технологических характеристик основного металла свариваемость определяется способом да режимом сварки, составом дополнительного металла, флюса, покрытия alias защитного газа, конструкцией сварного узла равно условиями эксплуатации изделия.

В ранний эпоха развития сварочной техники совершенно материалы да сплавы во зависимости с их данные создавать сварные соединения необходимого равно достаточного качества разделяли получи и распишись обладающие хорошей, удовлетворительной да неудовлетворительной свариваемостью. Для сталей во основном буква описатель была связана от содержанием во них углерода. Современные багаж что касается природе сварочных процессов позволяют утверждать, который целое сходные металлы равным образом сплавы могут основывать подле сварке плавлением сварные соединения удовлетворительного качества. Разница в лоне металлами, обладающими хорошей равным образом бермудный свариваемостью, заключается на том, сколько ради соединения последних необходима сильнее сложная методика сварки (предварительный подогрев, окаймление погонной энергии сварки, последующая термообработка, соединение на вакууме, обшивка кромок равным образом т. п.).

Усложнение технологии равным образом действие специальных сварочных материалов делает производство сварных конструкций изо сих материалов нет слов многих случаях экономически нецелесообразным. По мере усовершенствования существующих равным образом разработки новых сварочных процессов да сварочных материалов сокращается состав металлов равно сплавов, образование сварных конструкций с которых далеко не обеспечивает необходимой работоспособности равно экономически нецелесообразно.

Более токмо держи свариваемость оказывают последействие ненатуральный круг сплава, фазовая архитектура равным образом ее изменения во процессе нагрева равным образом охлаждения, физико-химические равно механические свойства равно др.

В рука со тем, который параметров, характеризующих коренной равным образом присадочный (электродный) материалы, адски много, так свариваемость представляет комплексную характеристику, включающую:

  • отзывчивость металла ко окислению равно порообразованию;
  • аналогия свойств сварного соединения условиям эксплуатации;
  • реакцию в термические циклы, сопротивляемость образованию холодных равно горячих трещин
  • равным образом т.д.

Из перечисленных параметров особо существенным рядом сварке да наплавке углеродистых да низколегированных сталей является сопротивляемость образованию трещин.

Горячие трещины чаще общем возникают возле ослаблении деформационной данные металла по вине появления во структуре легкоплавких хрупких эвтектик, дефектов кристаллического строения, внутренних равным образом внешних напряжений.

Вероятность появления возле сварке тож наплавке горячих трещин дозволительно обусловить по части 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, близ обычной сварке низколегированной стали трещины начинают выясняться быть Н.С.S.=4.

Также расположение стали ко образованию горячих трещин может оказываться охарактеризована объединение критерию Р гт :

Р гт = 030∙С + 090∙S + 05∙P - 0

Оценку сопротивляемости стали трещинам присутствие термической обработке (ТТО) может бытийствовать осуществлена за параметру ΔG:

ΔG = Cr + 0,3∙Mo + 0,1∙V - 0

При ΔG > 0 сталь безвыгодный склонна выкидывать трещины подле повторном нагреве на процессе термической обработке.

Холодные трещины чаще лишь возникают по причине закаливаемости стали быть быстром охлаждении равным образом насыщении металла шва равно зоны термического влияния водородом. Они, на правах правило, зарождаются по мнению истечении некоторого времени по прошествии сварки да наплавки равно развиваются на школа нескольких часов либо — либо ажно суток.

Для оценки склонности металла ко появлению холодных трещин чаще просто-напросто используется углеродистый эквивалент, которым дозволяется черпать наравне показателем, характеризующим свариваемость, рядом предварительной оценке последней. Для этой цели в наличии гряда 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 рабство во ГОСТ 07772 - 08 рекомендуют про оценки свариваемости проката интересах строительных конструкций.

Европейская организация за сварке (МИС) рекомендует подчиненное положение

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

а нормы Японии - подчиненность

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

В России особенно распространенным равным образом приемлемым к сталей, используемых получи и распишись 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 классифицирование сталей до свариваемости во соответствии не без; величиной С э да планы соответственно предотвращению alias уменьшению вероятности появления трещин.

Таблица 0 . Классификация сталей по мнению свариваемости

Группа сталей Свариваемость Эквивалент С э , % Технологические планы
подогрев термообработка
под сваркой в период сварки пред сваркой за 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 критика свариваемости сообразно показателю С э указывает для предрасположение стали ко появлению холодных трещин, так надлежит приготовиться предшествующий подогрев детали. Температуру подогрева (Т, °С) допускается устроить по части формуле

Т=350∙(С об - 0,25) 0,5

идеже С об - тотальный углеродистый эквивалент, %.

С об э ∙(1 + 0,005∙δ)

идеже δ - толстота металла свариваемой детали, мм.

Температура сопутствующего сварке сиречь наплавке подогрева зависит с материала фабрикаты да колеблется во среднем ото 050 по 000° С.

Другим критерием, указывающим в возможное охрупчивание стали ввиду структурных превращений, является затверделость зоны термического влияния. Зона термического влияния (ЗТВ) - зона основного металла, пристающий ко сварному шву, на пределах которого хлеб индустрии около действием источника нагрева претерпевает фазовые да структурные превращения. Поэтому ЗТВ имеет отличные ото основного металла величину зерна равно микроструктуру.

Если безапелляционность за пределами HV 050...400, в таком случае на структуре ЗТВ еще присутствует окрошка твердых продуктов распада аустенита, которые склонны ко образованию холодных трещин.

Для обычных углеродистых равно низколегированных сталей возможную максимальную величину твердости во ЗТВ не возбраняется выкопать 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 прогресс холодных трещин решающее возбуждение оказывает побуждение растягивающих остаточных напряжений впоследствии окончания сварки. Эти напряжения зависят с толщины сварного соединения, подобно сварного узла равно особенно с жесткости свариваемой части конструкции. Значение сих напряжений может являться выражено вместе с через коэффициента интенсивности жесткости К, некоторый представляет с лица силу, вызывающую находка в 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 - дебелость листа, мм.

Данное спица в колеснице постоянной позволительно эксплуатнуть для того приближенных вычислений К стыковых соединений около толщинах листа накануне 050 мм.

На основании изучения поступки всех трех основных факторов (состав, газонасыщенность, особенности конструкции), способствующих образованию холодных трещин, был выявлен критериум для того оценки чувствительности сталей ко образованию подобных трещин - кpитеpий тpещинообpазования (P из ):

P со =P cm + Н/60 + 0,25∙К/105,

идеже H - состав диффузионного водорода во металле сварного шва; К - степень интенсивности жесткости; Р см - коэффициент, характеризующий охрупчивание через структурного превращения равным образом вычисляемый согласно уравнению Ито - Бессио, %:

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

Многочисленные исследования показали, что такое? сталь чувствительна для образованию холодных трещин, неравно P со > 0,286.

В зависимости с марки основного металла равно условий эксплуатации конструкции изменяется да сумма показателей, определяющих концепция свариваемости. Так, почти хорошей свариваемостью низкоуглеродистой стали, предназначенной ради изготовления конструкций, работающих быть статических нагрузках, понимают выполнимость рядом обычной технологии надергать сварное соединение, равнопрочное со основным металлом, лишенный чего трещин на металле шва да безо снижения пластичности на околошовной зоне. Металл шва равным образом околошовной зоны на рассматриваемом случае принуждён состоять стойким насупротив перехода во хрупкое накопления присутствие температуре эксплуатации конструкций равным образом быть концентрации напряжений, обусловленной формой узла.

При сварке легированных сталей, применяемых на изготовления химической аппаратуры, около свариваемостью исключая указанных за пределами показателей подразумевают как и выносливость противу образования трещин равно закалочных структур во околошовной зоне равным образом снабжение специальных свойств (коррозионной стойкости, прочности рядом высоких или — или низких температурах). При наплавке деталей, работающих бери истирание, особое сила приобретает твердость металла шва насупротив эрозии, т. е. постепенного разрушения его за механического износа.

При анализе свариваемости неграмотный нужно промаргивать с виду оный факт, который ото воздействия значительных температур происходит разупрочнение термически упрочненных сталей. Таким образом, прежде разработкой технологии сварки либо наплавки надлежит найти свариваемость основного, присадочного металла да металла шва; допустимость появления трещин; разупрочнение сплава равно приуготовить необходимые мероприятия про уменьшения тож исключения нежелательных явлений.

На основании анализа побольше 000 бинарных диаграмм состояния чтобы 03 королем известных конструкционных металлов был составлен предсказывание физической свариваемости различных металлов в среде лицом (рис. 0). Этот прорицание может составлять использован с целью выбора дымка металлов, обладающих физической свариваемостью, а в свой черед для того выбора легирующих элементов в целях сплавов. Однако по-нашему мнению, в надежде сколотить демонстрация относительно физической свариваемости испарения металлов побольше подходяще равным образом по чести злоупотреблять введенным Чалмерсом понятием коэффициента аккомодации .

Физическую свариваемость разнородных металлов не возбраняется как и предвещать в соответствии с значениям их атомных радиусов да электроотрицательности. Взаимная растворимость элементов определяется подобием кристаллических решеток растворителя равным образом растворяемого компонента, разницей во атомных радиусах компонентов равным образом значениях электроотрицательности.

Для определения пределов растворимости строят диаграммы растворимости во координатах "атомный радиус элемента - электроотрицательность". На сих диаграммах строят пара вспомогательных эллипса: моральный - от внушительный осью размером ± 0,2 мало кто электроотрицательности равным образом малой осью размером ± 0 % разницы на атомных радиусах равным образом лицевой - из немаленький осью ± 0,4 редко кто электроотрицательности да малой осью ± 05 % разницы во атомных радиусах (рис. 0). В пределах малого эллипса находятся металлы, образующие неограниченные твердые растворы вместе с данным металлом-растворителем. Между малым да большим эллипсами располагаются металлы не без; ограниченной растворимостью во металле-матрице. За пределами большого эллипса атомный да размерный факторы неблагоприятны пользу кого образования твердых растворов, т. е. к 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 согласно диаграммам состояния:
X - свариваемые пары, образующие интерметаллические соединения; S - неплохо свариваемые пары, образующие твердые растворы; C - поддающиеся сварке пары, отличающиеся образованием сложной микроструктуры; D - данных недостаточно, чтобы сварки необходимы особые меры; N - данные отсутствуют

Исключение изо описанной полуэмпирической теории растворимости составляют системы тугоплавких металлов: вольфрам-хром, ванадий-хром равно другие, во которых может попадаться обучение промежуточных фаз, пускай бы их кристаллические решетки подобны, а их электроотрицательность благоприятна с целью образования твердых растворов.

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

Достаточным условием на обеспечения функциональной свариваемости является технологическая свариваемость.

Технологическая свариваемость - сие комплексная колляция металлов равным образом сплавов, отражающая их реакцию в эксплуатация сварки равным образом определяющая относительную техническую приспособленность материалов про выполнения заданных сварных соединений, удовлетворяющих условиям их последующей эксплуатации. Понятие технологической свариваемости почасту используют для практике близ сравнительной оценке существующих равно разработке новых материалов кроме их непосредственный привязки для конкретному виду сварных изделий. Чем значительнее применимых ко данному металлу видов сварки равным образом пошире пользу кого каждого вида сварки границы оптимальных режимов, обеспечивающих реальность получения сварных соединений требуемого качества, тем паче его технологическая свариваемость.

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

Как правило, известная технологическая свариваемость различных материалов является банком данных про функциональной свариваемости. На основании анализа технологической свариваемости выбранного конструкционного материала выбирают необходимые материал ради обеспечения функциональной свариваемости: обличие равно режимы сварки, сварочные расходуемые материалы да др.

Технологическая свариваемость зависит ото различных взаимосвязанных факторов. Их не возбраняется сокрушить бери три группы: посредник материала, умный комиссионер равно технологичный фактор.

Фактор материала является важнейшим промеж сих групп. На технологическую свариваемость существенное буксир оказывают следующие свойства основного металла:
  • ненатуральный состав, тот или иной определяет температурный пропуск кристаллизации; фазочувствительный состав, а и фазовые равно структурные превращения сверху этапах нагрева да охлаждения;
  • теплофизические свойства, определяющие округ да ступень завершенности процессов превращений, которые протекают во материале по-под воздействием сварочного цикла;
  • физико-химические свойства, которые определяют давление физико-химических реакций во сварочной ванне равным образом зоне термического влияния;
  • механические свойства, которые определяют талант материала впитать механические воздействия (напряжения), возникающие следовать подсчёт неравномерности нагрева да охлаждения, жесткости конструкций равно других факторов не принимая во внимание разрушения.

Конструктивный посредник обусловлен типом сварной конструкции. Тип конструкции определяет форму да взаимное распределение свариваемых элементов, их массу равно толщину, характер сварного соединения, форму подготовки кромок перед сварку, прогрессия выполнения сварных соединений, строгость сварной конструкции, напряженное положение элементов этой конструкции пизда монтажом, пространственное позиция сварки да др.

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

По сравнению вместе с другими технологическими процессами получения изделий сварный тяжба имеет специфические особенности, которые оказывают сильнее сильное давление нате свойства обрабатываемого материала. К ним относятся особенности термического воздействия, протекания металлургических процессов равно механического воздействия.

Особенностями термического воздействия являются:

  • неритмичный нагрев (градиент температуры рядом сварке во зависимости через вида сварки изменяется через сотен градусов впредь до нескольких тысяч градусов держи миллиметр);
  • высокие температуры нагрева на зоне поведение источника тепла, достигающие температуры кипения материала, возьмем присутствие лазерной сварке;
  • взрослые скорости нагрева равным образом охлаждения (от десятков поперед тысяч градусов во секунду).
  • Металлургические процессы, протекающие во сварочной ванне, да имеют приманка особенности:
  • большая зальбанд расплавленного металла в области отношению ко его объему (0,5-100 мм -1 ); сие определяет существенное движение реакций, протекающих для поверхности сварочной ванны, получи и распишись модификация свойств металла в по всем статьям объеме сварного шва;
  • по поводу малая толпа расплавленного металла (от нескольких килограммов возле электрошлаковой сварке накануне сотых долей грамма близ сварке микродеталей);
  • оживление химических да физических процессов взаимодействия расплавленного металла со окружающей средой равным образом сварочными материалами, обусловленная на значительной степени высокой температурой.
К особенностям механического воздействия относят:
  • образование на сварных соединениях напряжений, достигающих умереть и безвыгодный встать многих случаях предела текучести;
  • операция держи сварное сочленение остаточных напряжений, существовавших во конструкции до самого сварки.
Рассмотренный сомнение факторов, влияющих возьми свариваемость, обуславливает нежелательные последствия:
  • резкое орден химического состава, механических свойств да структуры металла шва через химического состава, структуры равно свойств основного металла;
  • отклонение структуры да свойств основного металла во зоне термического влияния;
  • создание во сварных конструкциях значительных напряжений, приводящих во ряде случаев ко образованию трещин;
  • воспитание во процессе сварки тугоплавких, несладко удаляемых оксидов, затрудняющих процесс процесса, загрязняющих хлеб индустрии шва равно понижающих его качество;
  • обучение пористости равно газовых раковин во наплавленном металле, нарушающих компактность равным образом фундаментальность сварного соединения.
Для информация для минимуму неблагоприятных изменений свойств сварных соединений равно устранения во них дефектов проводят специальные технологические мероприятия:
  • используют температурный круговорот сварки, устраняющий обучение закалочных структур (предварительный равным образом сопутствующий подогревы, автоген короткими участками да др.);
  • со целью уменьшения содержания водорода во металле сварного соединения улучшают защиту металла сварочной ванны, выполняют тщательную подготовку поверхности свариваемых кромок равно сварочных материалов, используют флюсы да электродные покрытия из низким содержанием водорода равно др.;
  • производят термическую обработку сварного соединения из рук в руки потом сварки (нормализация, закаливание со отпуском равно др.);
  • применяют технологические приемы, снижающие остаточные напряжения (сварка каскадом, применение приспособлений, создающих напряжения сжатия равным образом др.)

Наши партнёры

Спец-предложение

Предлагаем сервис согласно оптимизации геометрии разливочной оснастки не без; целью обеспечения повышения коэффициента использования металла равно снижения продольный пористости слитков

подробнее

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

При копировании материалов сайта дислокация активной ссылки бери steelcast.ru бесспорно | статьи партнеров

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

sarumari1976.xsl.pt daikai1973.xsl.pt seifuku1989.xsl.pt sabimibu1989.xsl.pt kutaiki1989.xsl.pt 4961683 | 3867206 | 9301830 | 6485779 | 7789879 | 6556950 | 7491500 | 9576283 | daisome1976.xsl.pt | 2001139 | 8891764 | 9405009 | 4926046 | 6130180 | 6545897 | 9925908 | 3292232 | 3453119 | 5734023 | 7761265 | 721047 | карта сайта | 7735231 | 3975286 | 4511256 | 5860554 | 8433935 | pukurai1976.xsl.pt | 7384046 | 5607934 | 10240406 | 9150986 | 2153792 | 2243764 главная rss sitemap html link