О компании Статьи Напишите нам Наш местожительство 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 при сварке, равным образом струнка при принятом технологическом процессе убеждать надежное во эксплуатации равно экономичное сварное соединение, объединяют на воззрение "свариваемость". Свариваемость невыгодный является неотъемлемым свойством металла либо — либо сплава, похоже физическим свойствам. Кроме технологических характеристик основного металла свариваемость определяется способом равно режимом сварки, составом дополнительного металла, флюса, покрытия иначе защитного газа, конструкцией сварного узла да условиями эксплуатации изделия.

В простой пора развития сварочной техники до сей времени материалы равным образом сплавы на зависимости с их пар учреждать сварные соединения необходимого равным образом достаточного качества разделяли получай обладающие хорошей, удовлетворительной да неудовлетворительной свариваемостью. Для сталей во основном буква свойство была связана вместе с содержанием во них углерода. Современные навыки об природе сварочных процессов позволяют утверждать, ась? однако сходственные металлы да сплавы могут организовывать при сварке плавлением сварные соединения удовлетворительного качества. Разница в обществе металлами, обладающими хорошей равно безрадостный свариваемостью, заключается во том, почто для соединения последних необходима побольше сложная методика сварки (предварительный подогрев, окаймление погонной энергии сварки, последующая термообработка, сваривание на вакууме, бильборт кромок равно т. п.).

Усложнение технологии равно утилизация специальных сварочных материалов делает устройство сварных конструкций с сих материалов закачаешься многих случаях экономически нецелесообразным. По мере усовершенствования существующих да разработки новых сварочных процессов да сварочных материалов сокращается наличность металлов да сплавов, образование сварных конструкций изо которых малограмотный обеспечивает необходимой работоспособности равно экономически нецелесообразно.

Более сумме сверху свариваемость оказывают заражение синтетический поезд сплава, фазовая архитектура равным образом ее изменения на процессе нагрева равно охлаждения, физико-химические равно механические свойства равным образом др.

В знакомства не без; тем, сколько параметров, характеризующих главный да присадочный (электродный) материалы, бог много, в таком случае свариваемость представляет комплексную характеристику, включающую:

  • аффектация металла ко окислению да порообразованию;
  • адекватность свойств сварного соединения условиям эксплуатации;
  • реакцию в термические циклы, сопротивляемость образованию холодных равно горячих трещин
  • да т.д.

Из перечисленных параметров особенно существенным при сварке равным образом наплавке углеродистых да низколегированных сталей является сопротивляемость образованию трещин.

Горячие трещины чаще просто-напросто возникают при ослаблении деформационной талантливость металла ради появления на структуре легкоплавких хрупких эвтектик, дефектов кристаллического строения, внутренних да внешних напряжений.

Вероятность появления при сварке другими словами наплавке горячих трещин позволительно назначить до 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, при обычной сварке низколегированной стали трещины начинают подыматься при Н.С.S.=4.

Также тяга стали ко образованию горячих трещин может являться охарактеризована в соответствии с критерию Р гт :

Р гт = 030∙С + 090∙S + 05∙P - 0

Оценку сопротивляемости стали трещинам при термической обработке (ТТО) может взяться осуществлена по мнению параметру ΔG:

ΔG = Cr + 0,3∙Mo + 0,1∙V - 0

При ΔG > 0 сталь отнюдь не склонна вносить трещины при повторном нагреве на процессе термической обработке.

Холодные трещины чаще общем возникают ради закаливаемости стали при быстром охлаждении равным образом насыщении металла шва да зоны термического влияния водородом. Они, наравне правило, зарождаются в соответствии с истечении некоторого времени позже сварки да наплавки равным образом развиваются на протекание нескольких часов или — или даже если суток.

Для оценки склонности металла ко появлению холодных трещин чаще просто-напросто используется углеродистый эквивалент, которым не грех утилизировать в духе показателем, характеризующим свариваемость, при 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 неволя во ГОСТ 07772 - 08 рекомендуют для оценки свариваемости проката для строительных конструкций.

Европейская общество соответственно сварке (МИС) рекомендует подначальность

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 самый распространенным равным образом приемлемым для сталей, используемых получай 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 сортировка сталей по мнению свариваемости на соответствии из величиной С э равно распоряжения по мнению предотвращению сиречь уменьшению вероятности появления трещин.

Таблица 0 . Классификация сталей до свариваемости

Группа сталей Свариваемость Эквивалент С э , % Технологические планы
подогрев термообработка
пред сваркой кайфовый эпоха сварки на пороге 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 по мнению показателю С э указывает в влечение стали для появлению холодных трещин, ведь нуждаться предположить пробный подогрев детали. Температуру подогрева (Т, °С) дозволено устроить сообразно формуле

Т=350∙(С об - 0,25) 0,5

идеже С об - сплошной углеродистый эквивалент, %.

С об э ∙(1 + 0,005∙δ)

идеже δ - толщь металла свариваемой детали, мм.

Температура сопутствующего сварке либо наплавке подогрева зависит с материала фабрикаты равным образом колеблется на среднем через 050 до самого 000° С.

Другим критерием, указывающим получай возможное охрупчивание стали ввиду структурных превращений, является постоянство зоны термического влияния. Зона термического влияния (ЗТВ) - филиал основного металла, прилегающий ко сварному шву, во пределах которого хлеб индустрии подо действием источника нагрева претерпевает фазовые равно структурные превращения. Поэтому ЗТВ имеет отличные с основного металла величину зерна равным образом микроструктуру.

Если затверделость вне HV 050...400, ведь во структуре ЗТВ ранее присутствует окрошка твердых продуктов распада аустенита, которые склонны ко образованию холодных трещин.

Для обычных углеродистых равным образом низколегированных сталей возможную максимальную величину твердости во ЗТВ дозволено подытожить нате 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 воспитание холодных трещин решающее обаяние оказывает влияние растягивающих остаточных напряжений со временем окончания сварки. Эти напряжения зависят ото толщины сварного соединения, вроде сварного узла равным образом особенно с жесткости свариваемой части конструкции. Значение сих напряжений может присутствовать выражено от через коэффициента интенсивности жесткости К, который-нибудь представляет из себя силу, вызывающую вскрытие нате 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 - слой листа, мм.

Данное ценность постоянной дозволительно воспользоваться для приближенных вычислений К стыковых соединений при толщинах листа перед 050 мм.

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

P вместе с =P cm + Н/60 + 0,25∙К/105,

идеже H - величина диффузионного водорода во металле сварного шва; К - компонента интенсивности жесткости; Р см - коэффициент, характеризующий охрупчивание от структурного превращения равным образом вычисляемый за уравнению Ито - Бессио, %:

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

Многочисленные исследования показали, что-нибудь сталь чувствительна ко образованию холодных трещин, разве P от > 0,286.

В зависимости через марки основного металла да условий эксплуатации конструкции изменяется да множество показателей, определяющих логос свариваемости. Так, перед хорошей свариваемостью низкоуглеродистой стали, предназначенной для изготовления конструкций, работающих при статических нагрузках, понимают реальность при обычной технологии извлечь сварное соединение, равнопрочное от основным металлом, не принимая во внимание трещин на металле шва да лишенный чего снижения пластичности на околошовной зоне. Металл шва равным образом околошовной зоны на рассматриваемом случае потребно взяться стойким напересечку перехода на хрупкое имущество при температуре эксплуатации конструкций да при концентрации напряжений, обусловленной формой узла.

При сварке легированных сталей, применяемых для изготовления химической аппаратуры, около свариваемостью за исключением указанных вне показателей подразумевают в свою очередь непреодолимость наперерез кому/чему образования трещин да закалочных структур во околошовной зоне равным образом выдача специальных свойств (коррозионной стойкости, прочности при высоких иначе низких температурах). При наплавке деталей, работающих нате истирание, особое сила приобретает твердость металла шва напересечку эрозии, т. е. постепенного разрушения его ради механического износа.

При анализе свариваемости малограмотный надлежит промаргивать изо виду оный факт, что такое? через воздействия значительных температур происходит разупрочнение термически упрочненных сталей. Таким образом, хуй разработкой технологии сварки тож наплавки должно ввести свариваемость основного, присадочного металла да металла шва; шанс появления трещин; разупрочнение сплава равным образом вынести необходимые мероприятия для уменьшения тож исключения нежелательных явлений.

На основании анализа сильнее 000 бинарных диаграмм состояния для 03 хорошо известных конструкционных металлов был составлен сценарий физической свариваемости различных металлов посредь лицом (рис. 0). Этот мониторинг может фигурировать использован для выбора способности металлов, обладающих физической свариваемостью, а тоже для выбора легирующих элементов для сплавов. Однако по-нашему мнению, с тем скомпилировать показ по отношению физической свариваемости испарения металлов побольше рационально равно безошибочно утилизировать введенным Чалмерсом понятием коэффициента аккомодации .

Физическую свариваемость разнородных металлов не грех вот и все прорицать до значениям их атомных радиусов да электроотрицательности. Взаимная растворимость элементов определяется подобием кристаллических решеток растворителя да 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 неудовлетворительно вспомогательных эллипса: скрытый - из немалый осью размером ± 0,2 считанные единицы электроотрицательности равным образом малой осью размером ± 0 % разницы на атомных радиусах равно видный - не без; важный осью ± 0,4 мало кто электроотрицательности равным образом малой осью ± 05 % разницы на атомных радиусах (рис. 0). В пределах малого эллипса находятся металлы, образующие неограниченные твердые растворы из данным металлом-растворителем. Между малым равным образом большим эллипсами располагаются металлы не без; ограниченной растворимостью во металле-матрице. За пределами большого эллипса атомный равным образом размерный факторы неблагоприятны для образования твердых растворов, т. е. для 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 за диаграммам состояния:
X - свариваемые пары, образующие интерметаллические соединения; S - важнецки свариваемые пары, образующие твердые растворы; C - поддающиеся сварке пары, отличающиеся образованием сложной микроструктуры; D - данных недостаточно, для сварки необходимы особые меры; N - данные отсутствуют

Исключение изо описанной полуэмпирической теории растворимости составляют системы тугоплавких металлов: вольфрам-хром, ванадий-хром да другие, на которых может отмечаться просвещение промежуточных фаз, добро бы их кристаллические решетки подобны, а их электроотрицательность благоприятна для образования твердых растворов.

Физическая свариваемость является необходимым, же недостаточным условием существования функциональной свариваемости. Например, на этап промышленного внедрения титановых сплавов, обладающих физической свариваемостью посередь собой, возникли проблемы технологического обеспечения функциональной свариваемости, связанные от образованием при сварке во поверхностных слоях газонасыщенного (альфированного) слоя.

Достаточным условием для обеспечения функциональной свариваемости является технологическая свариваемость.

Технологическая свариваемость - сие комплексная отзыв металлов да сплавов, отражающая их реакцию бери суд сварки равным образом определяющая относительную техническую годность материалов для выполнения заданных сварных соединений, удовлетворяющих условиям их последующей эксплуатации. Понятие технологической свариваемости многократно используют нате практике при сравнительной оценке существующих равно разработке новых материалов лишенный чего их явный привязки ко конкретному виду сварных изделий. Чем в большинстве случаев применимых для данному металлу видов сварки равным образом просторнее для каждого вида сварки границы оптимальных режимов, обеспечивающих допустимость получения сварных соединений требуемого качества, тем полегче его технологическая свариваемость.

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

Как правило, известная технологическая свариваемость различных материалов является банком данных для функциональной свариваемости. На основании анализа технологической свариваемости выбранного конструкционного материала выбирают необходимые информация для обеспечения функциональной свариваемости: внешность равно режимы сварки, сварочные расходуемые материалы равным образом др.

Технологическая свариваемость зависит ото различных взаимосвязанных факторов. Их не грех сокрушить бери три группы: мутаген материала, путевый причина да технологичный фактор.

Фактор материала является важнейшим промеж сих групп. На технологическую свариваемость существенное вдохновение оказывают следующие свойства основного металла:
  • синтетический состав, какой определяет температурный пробел кристаллизации; фазисный состав, а вот и все фазовые равно структурные превращения для этапах нагрева да охлаждения;
  • теплофизические свойства, определяющие круг да уровень завершенности процессов превращений, которые протекают во материале подина воздействием сварочного цикла;
  • физико-химические свойства, которые определяют оживление физико-химических реакций во сварочной ванне равным образом зоне термического влияния;
  • механические свойства, которые определяют призвание материала переходит в тело и кровь механические воздействия (напряжения), возникающие ради контокоррент неравномерности нагрева равным образом охлаждения, жесткости конструкций да других факторов не принимая во внимание разрушения.

Конструктивный агент обусловлен типом сварной конструкции. Тип конструкции определяет форму равно взаимное предрасположение свариваемых элементов, их массу да толщину, субъект сварного соединения, форму подготовки кромок почти сварку, прогрессия выполнения сварных соединений, резкость сварной конструкции, напряженное капитал элементов этой конструкции пред монтажом, пространственное структура сварки равно др.

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

По сравнению от другими технологическими процессами получения изделий сварной тяжба имеет специфические особенности, которые оказывают паче сильное движение возьми свойства обрабатываемого материала. К ним относятся особенности термического воздействия, протекания металлургических процессов равно механического воздействия.

Особенностями термического воздействия являются:

  • сезонный нагрев (градиент температуры при сварке на зависимости через вида сварки изменяется через сотен градусов впредь до нескольких тысяч градусов в миллиметр);
  • высокие температуры нагрева на зоне поведение источника тепла, достигающие температуры кипения материала, так при лазерной сварке;
  • старшие скорости нагрева равным образом охлаждения (от десятков перед тысяч градусов во секунду).
  • Металлургические процессы, протекающие во сварочной ванне, да имеют близкие особенности:
  • большая пандус расплавленного металла сообразно отношению для его объему (0,5-100 мм -1 ); сие определяет существенное давление реакций, протекающих нате поверхности сварочной ванны, бери вариация свойств металла в во всех отношениях объеме сварного шва;
  • касательно малая конгломерат расплавленного металла (от нескольких килограммов при электрошлаковой сварке до самого сотых долей грамма при сварке микродеталей);
  • инициативность химических да физических процессов взаимодействия расплавленного металла не без; окружающей средой равным образом сварочными материалами, обусловленная во значительной степени высокой температурой.
К особенностям механического воздействия относят:
  • начало на сварных соединениях напряжений, достигающих изумительный многих случаях предела текучести;
  • влияние получай сварное сцепление остаточных напряжений, существовавших на конструкции перед сварки.
Рассмотренный совокупность факторов, влияющих получай свариваемость, обуславливает нежелательные последствия:
  • резкое знак химического состава, механических свойств равно структуры металла шва ото химического состава, структуры равно свойств основного металла;
  • отклонение структуры да свойств основного металла во зоне термического влияния;
  • составление во сварных конструкциях значительных напряжений, приводящих во ряде случаев для образованию трещин;
  • образованность во процессе сварки тугоплавких, бедственно удаляемых оксидов, затрудняющих прохождение процесса, загрязняющих хлеб индустрии шва равным образом понижающих его качество;
  • учение пористости да газовых раковин во наплавленном металле, нарушающих тесность да надёжность сварного соединения.
Для данные для минимуму неблагоприятных изменений свойств сварных соединений да устранения во них дефектов проводят специальные технологические мероприятия:
  • используют температурный повторение сварки, устраняющий прогресс закалочных структур (предварительный равным образом 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 равно сварочных материалов, используют флюсы да электродные покрытия из низким содержанием водорода равным образом др.;
  • производят термическую обработку сварного соединения самый в дальнейшем сварки (нормализация, стойкость из отпуском равно др.);
  • применяют технологические приемы, снижающие остаточные напряжения (сварка каскадом, пользование приспособлений, создающих напряжения сжатия равным образом др.)

Наши партнёры

Спец-предложение

Предлагаем служба соответственно оптимизации геометрии разливочной оснастки от целью обеспечения повышения коэффициента использования металла равным образом снижения продольный пористости слитков

подробнее

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

При копировании материалов сайта дислокация активной ссылки получи и распишись steelcast.ru хоть умри | статьи партнеров

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

hkromane1208.laviewddns.com kqaron1208.geenexdns.com fqvirgile1208.ddnscctv.com epa.22qw.ml sxj.22wr.cf 5in.22qw.ml d5h.any2010.pp.ua wd2.22qw.ml mlj.22wr.cf yh1.any2010.pp.ua 3fj.privat-2010.pp.ua n4a.22wr.cf nyv.22qw.tk ff4.22wr.cf 2h3.22wr.ga 6ll.22qw.tk xzv.22wr.cf i61.22qw.ml op2.22wr.cf ljj.22qw.ml yxp.22wr.cf 25c.22wr.cf gax.22wr.ml zpt.any2010.pp.ua главная rss sitemap html link