Заваряемост на стоманата: класификация. Заваръчни групи за заваряване

Стоманата е основният структурен материал. Това е желязо-въглеродна сплав с различни примеси. Всички компоненти, които съставляват неговия състав, влияят върху свойствата на слитъка. Една от технологичните характеристики на металите е способността да се образуват висококачествени заварени съединения.

Факторите, определящи заваряемостта на стоманата

Оценката на заваряемостта на стоманата се основава на стойността на основния индикатор - въглеродния еквивалент на С_екв. Това е условен фактор, който отчита степента на влияние на съдържанието на въглерод и основни легиращи елементи върху характеристиките на шева.

Заваряемостта на стоманите се влияе от следните фактори:

1. Съдържание на въглерод.
2. Наличие на вредни примеси.
3. Степен на допинг.
4. Тип на микроструктурата.
5. Екологични условия.
6. Дебелина на метала.

Най-информативен параметър е химическият състав.

Разпределение на стоманите чрез групи за заваряване

Имайки предвид всички тези фактори, заваряемостта на стоманата има различни характеристики.

Класификация на стоманите чрез заваряване.

• Добър (за стойност от C_еквge-0,25%): при части от нисковъглеродна стомана не зависи от дебелината на продукта, метеорологичните условия, наличието на подготвителна работа.
• Задоволителен (0.25% le-С_еквле-0,35%): има ограничения за условията на околната среда и диаметъра на заварената структура (температура на въздуха до -5, при безветрено време, дебелина до 20 mm).
• Limited (0.35% le-С_еквle-0,45%): за образуването на качествена заварка е необходимо предварително отопление. Той насърчава "гладките" аустенитни трансформации, образуването на стабилни структури (феритно-перлитични, байнитични).
• Лошо (C_еквge-0,45%): образуването на механично стабилна заварена връзка е невъзможно без предварителната температурна обработка на металните ръбове, както и последващо топлинно обработване на заварената конструкция. За да се създаде необходимата микроструктура, е необходимо допълнително отопление и гладко охлаждане.

Групите за заваряване на заваръчни шевове позволяват лесна навигация в технологичните особености на заваряване на специфични желязо-въглеродни сплави.

Топлинна обработка

В зависимост от заваряемостта на стоманите и съответните технологични характеристики, характеристиките на заварената става могат да бъдат коригирани чрез последователни температурни влияния. Има 4 основни начина на термична обработка: втвърдяване, темпериране, термообработка и нормализация.

Най-често срещаните са охлаждане и темпериране за твърдост и едновременно усилване на заварената става, облекчаване на стреса, предотвратяване на напукване. Степента на темпериране зависи от материала и желаните свойства.

Топлообработка на метални конструкции по време на подготвителните работи се извършва:

• отгряване - за да се облекчи стресът в метала, да се осигури неговата мекота и съответствие;
• предишното отопление, за да се сведе до минимум температурната разлика.

Рационалното управление на температурните ефекти позволява:

• подгответе детайла (премахнете всички вътрешни напрежения чрез смилане на зърната);
• Намалете температурния спад на студения метал;
• да се подобри качеството на заварения предмет чрез топлинна корекция на микроструктурата.

Корекцията на свойствата чрез температурни разлики може да бъде местна или обща. Краищата се отопляват чрез оборудване с газово или електрическо дъго. За отопление на цялата част и гладко охлаждане се използват специални пещи.

Ефект на микроструктурата върху свойствата

Същността на процесите на топлинна обработка се основава на структурните преобразувания вътре в блока и тяхното въздействие върху втвърдения метал. Така, когато се нагрява до температура от 727 ° С, това е смесена гранулирана аустенитна структура. Охлаждащият метод определя опциите за трансформация:

1. Вътре в пещта (скорост 1 ° C / min) се формират перлитни структури с твърдост около 200 HB (твърдост Brinell).
2. Във въздуха (10˚С / мин) - сорбитол (феритни-перлитни зърна), твърдост 300 НВ.
3. Масло (100 ° C / min) - тростит (феритно-цементитна микроструктура), 400 HB.
4. Вода (1000˚С / мин) - мартензит: твърдо (600 НВ), но крехка структура на иглата.

Заваръчна връзка трябва да имат достатъчно твърдост, сила, качествени показатели на пластичност, така че мартензитските характеристики на шева не са приемливи. Нисковъглеродните сплави имат феритна, феритно-перлитна, феритно-аустенитна структура. Средни въглеродни и среднолегирани стомани - перлит. Високовъглеродна и високолегирана - мартензитна или троститна, което е важно да доведе до феритно-аустенитен външен вид.

Заваряване на нисковъглеродни стомани

Заваряемостта на въглеродните стомани се определя от количеството въглерод и примесите. Те могат да изгорят, да се превръщат в газообразни форми и да дават нискокачествена конци на порьозността. Сярата и фосфорът могат да се концентрират по краищата на зърната, което увеличава крехкостта на структурата. Заваряването е най-опростено, обаче, изисква индивидуален подход.

Въглеродната стомана с обичайно качество се разделя на три групи: А, Б и Б. Заваръчните работи се извършват с метал от група В.

заваряемост стоманени класове ВСт1 - ВСт4, в съответствие с GOST 380-94, се характеризира с липсата на ограничения и допълнителни изисквания. Заваряването на части с диаметър до 40 мм се извършва без нагряване. Възможни показатели в марките: D - увеличено съдържание на манган-kp, ps, cn - "кипене", "половин тих", "спокоен", съответно.

Леко висококачествена стомана е представена със символа бележи стотни въглероден фракция, показваща степента на дезоксидация и манган съдържание (ГОСТ 1050-88): стомана 10 (също 10PP, 10пу, 10G), 15 (също 15kp, 15 к.с., 15G), 20 (също 20kp, 20ps, 20G).

За да се осигури качествена заварка, е необходимо да се проведе процес на насищане на заваръчната вана с въглерод C и манган Mn.

Методи за заваряване:

1. Ръчна дъга, използваща специални първоначално калцинирани електроди с диаметър от 2 до 5 мм. Видове: E38 (за средна якост), E42, E46 (за добра якост до 420 MPa), E42A, E46A (за висока якост на сложните конструкции и тяхната работа при специални условия). Заваряването с пръчки OMM-5 и SSSI 13/45 се извършва под действието на постоянен ток. Работи с помощта на електродите ЦМ-7, ОМА-2, СМ-11 се провеждат с ток с всякаква характеристика.
2. Газова заварка. Най-често това е нежелателно, но е възможно. Извършва се с пълнеж на телта Sv-08, Sv-08A, Sv-08HA, Sv-08GS. Тънък нисковъглероден метал (d 8 мм) е заварен по левия път, дебел (d 8 мм) - надясно. Недостатъците на свойствата на шева могат да бъдат отстранени чрез нормализиране или отгряване.

Заваряването на нисковъглеродни стомани се извършва без допълнително нагряване. Няма ограничения за подробности за обикновена форма. Обемни и решетъчни структури са важни за защита от вятъра. Комплексните предмети трябва да се заваряват в магазина при температура не по-ниска от 5 ° С.

По този начин, за степените ВСт1 - ВСт4, заваръчността от стомана 10 - стомана 20 е добра, практически без ограничения, изискваща стандартна индивидуална селекция на метода на заваряване, вида на електрода и токовите характеристики.

Средни въглеродни и въглеродни структурни стомани

Насищането на сплавта с въглерод намалява способността му да образува добри съединения. В процеса на температурните ефекти на дъгата или газовия пламък, сярата се натрупва по ръбовете на зърната, което води до зачервяване, а фосфорът до недостиг на студ. Най-често материалите се смесват с манган.

Това включва конвенционален структурна висококачествена стомана VSt4, VSt5 (ГОСТ 380-94), качество 25, 25G, 30, 30G, 35, 35гр, 40, 45 g (GOSTt 1050-88) различен металургия.

Същността на работата е да се намали количеството въглерод в заваръчния басейн, да се насити металът в него с силиций и манган и да се осигури оптимална технология. Важно е да не се допуска прекомерна загуба на въглерод, което може да доведе до дестабилизиране на механичните свойства.

Характеристики на заваръчните операции с стомани със средно и високо съдържание на въглерод:

1. Първично нагряване на ръбове до 100-200 ° C за ширина до 150 mm. Само стените ВСт4 и стоманата 25 са заварени без допълнително нагряване. За средновъглеродни, с задоволителна заваряемост, се извършва пълно нормализиране преди началото на работата. За високовъглеродни продукти е необходимо подготвително охлаждане.
2. Заваръчното заваряване се извършва с покрити с калцинирани електроди, вариращи от 3 до 6 mm (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7) при постоянен ток. Възможно е да работите в поточна или защитна газова среда (CO₂, аргон).
3. Газовото заваряване се извършва с пламъчен пламък, ляв метод, при предходно нагряване до температура 200 ° С, с равномерно ниско захранване с ацетилен.
4. Задължително термично третиране на частите: втвърдяване и темпериране или отделно темпериране, за да се сведат до минимум вътрешните напрежения, да се предотврати напукване, да се омекоти втвърдени мартензитни и троститни структури.
5. Точковото заваряване се извършва без ограничения.

По този начин стоманените структурни стомани със средни и високи въглеродни емисии се заваряват практически без ограничения, като външната температура е най-малко 5 ° С. При по-ниски температури е необходимо първоначално нагряване и висококачествена топлинна обработка.

Заваряване на нисколегирани стомани

Сплавените стомани са стомани, наситени с различни метали по време на топенето, за да се получат посочените свойства. Почти всички от тях имат положителен ефект върху твърдостта и здравината. Хромът и никелът са част от топлоустойчивите и неръждаеми сплави. Ванадий и силиций дават еластичност, те се използват като материал за изработване на пружини и пружини. Молибден, манган, титан повишават устойчивостта на износване, волфрамът - червеникав. В същото време, положително влияние върху свойствата на частите, те влошават заваряемостта на стоманата. В допълнение, степента на втвърдяване и образуване на мартензитни структури, вътрешни напрежения и рискове от образуване на пукнатини в шевовете се увеличават.

Заваряемостта на легирани стомани се определя и от техния химичен състав.

Ниска въглерод, нисколегирани 2GS, 14G2, 15G, 20G (ГОСТ 4543-71), 15HSND, 16G2AF (ГОСТ 19281-89) трябва да бъдат заварени. При стандартни условия, при завършване на процеса не се изисква допълнително нагряване и топлинна обработка. Има обаче някои ограничения:

• Тесен диапазон от допустими топлинни условия.
• Работата трябва да се извърши при температура най-малко -10 ° C (при условия на по-ниски атмосферни температури, но не под -25 ° C, предварително загряване до 200 ° C).

Възможни начини:

• Заваръчно електродъгово заваряване с мощност от 40 до 50 А, електроди E55, E50A, E44A.
• Автоматична дъгова заварка под потока, използвайки пълнителя Sv-08HA, Sv-10GA.

Заваряемост 09Г2С 10G2S1 също е добър, изисквания и възможните начини за правене на същата като тази за сплави 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15HSND, 16G2AF. Важна характеристика на сплавите 09G2S, 10G2S1 е липсата на необходимост от подготовка на ръбове за части с диаметър до 4 см.

Заваряване на стомани със средна сплав

srednelegirovannye стомана 20ХГСА, 25ХГСА, 35ХГСА (гость 4543-71) дават по-значителна устойчивост на образуването на ненапрегнати шевове. Те принадлежат към група със задоволителна заваряемост. Те изискват подгряване до температури от 150-200 ° C, многослойни фуги, охлаждане и темпериране в края на заваръчните операции. Опции за внедряване:

• Настоящата якост и диаметър на електрод при заваряване с електрическа дъга са избрани стриктно в зависимост от дебелината на метала, като се има предвид, че по-тънките ръбове са по-трудни за втвърдяване по време на работа. Следователно, при диаметър на продукта 2-3 mm, точната стойност трябва да бъде в диапазона 50-90 А. При дебелина 7-10 мм, якостта на DC на обратната полярност се увеличава до 200 А с помощта на 4-6 мм електроди. Използвани пръчки с покрития от целулоза или флуор-калций (Sv-18HGSA, Sv-18KhMA).
• Когато работите в защитна газова среда, CO₂ е необходимо да се използват проводници Sv-08G2S, Sv-10G2, Sv-10GSMT, Sv-08X3G2SM с диаметър до 2 mm.

Често за тези материали се използва аргон-дъгов метод или потопено дъгова заварка.

Топлоустойчиви и високоякостни стомани

Заваряване с сплав 12MH термостабилна желязо-въглерод, 12H1M1F, 25H2M1F, 15H5VF трябва да се извършва с предварително подгряване до температури 300-450˚S с крайния охладителната и закалено.

• Arc метод заваряване каскада клирънс многослоен шев използват калцинират покрити електроди UONII 13 / 45MH, CCR-3, 30-63-CL, CL-39.
• Газово заваряване с доставка на ацетилен 100 dm³/ мм с използване на добавъчни материали Sv-08ХМФА, Sv-18ХМА. Тръбната връзка се извършва с предишното газово нагряване на цялата става.

При заваряване на средно натоварени материали с висока якост 14X2GM, 14X2GMRB е важно да се спазват същите правила, както при топлоустойчивите стомани, като се вземат предвид някои от нюансите:

• Внимателно подрязване на ръбовете и използване на гърнетата.
• Високотемпературна калциниране на електрода (до 450 ° C).
• Предварително загряване до 150 ° C за детайли с дебелина повече от 2 cm.
• Бавно охлаждане на шева.

Високо легирани стомани

Използването на специална технология е необходимо при заваряване на високо легирани стомани. Те включват огромен набор от неръждаема стомана, устойчиви на висока температура и топлоустойчиви сплави, някои от тях: 09H16N4B, 15H12VNMF, 10H13SYU, 08H17N5MZ, 08H18G8N2T, 03H16N15MZB, 15H17G14A9. Заваряемостта на стоманата (ГОСТ 5632-72) принадлежи към четвърта група.

Характеристики на заваряване на висококачествена високо легирана стомана:

1. Необходимо е токът да се намали средно с 10-20% поради ниската си топлопроводимост.
2. Заваряването трябва да се извършва с междина, електроди с размер до 2 mm.
3. Намаляване на съдържанието на фосфор, олово, сяра, антимон, увеличаване на численото присъствие на молибден, ванадий и волфрам с помощта на специални покрити пръчки.
4. Необходимостта от образуване на смесена микроструктура на шева (аустенит + ферит). Това гарантира пластичността на заваръчния метал и минимизирането на вътрешните напрежения.
5. Задължително загряване на краищата в навечерието на заваряването. Температурата е избрана в диапазона от 100 до 300 ° C, в зависимост от микроструктурата на конструкциите.
6. Избор на покрити електроди в заваряване се определя от вида на зърното, свойствата и условията на части: за аустенитна стомана 12H18N9: UONII 13 / VAW, Ria-7 RLA-14 ул покритие-06H19N9T, St-02H19N9- за мартензитна стомана 20H17N2: UONII 10H17T AN-B-10 St-08H17T- покритие аустенитна-феритна стомана 12H21N5T: CL-33 St-08H11V2MF покритие.
7. При газова заварка ацетиленовата фуражи трябва да съответства на стойност от 70-75 dm³/ мм, използван пълнител - Sv-02X19N9T, Sv-08H19N10B.
8. Възможна работа под потока с използване на NZH-8.

Заваряемостта на стоманата е относителен параметър. Зависи от химичния състав на метала, неговата микроструктура и физични свойства. В същото време способността за формиране на качествени връзки може да бъде коригирана с помощта на внимателен технологичен подход, специално оборудване и условия на труд.