Марки свариваемых сталей. Свариваемость сталей. Группы

Свариваемость стали – характеристика, указывающая на возможность сварки металла с удовлетворительными механическими свойствами без образования трещин. Разделяют четыре группы свариваемости сталей :

  1. хорошая свариваемость
  2. удовлетворительная свариваемость
  3. ограниченная свариваемость
  4. плохая свариваемость

Как правило стали с низким содержание углерода обладают хорошей свариваемостью, с высоким содержанием углерода ограниченной или плохой.

Группа свариваемости 1 – хорошо свариваемые стали

Стали, относящиеся к 1 группе могут быть сварены без подогрева и без обязательной последующей термообработки, она применяется только в том случае, если необходимо снять внутренние напряжения металла после сварки.

К хорошо свариваемым относят стали Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, сталь 08, 10, 15, 20, стали 15Г, 15Х, 20Г, 20Х, 20ХГСА, 12ХН2, 12Х18Н9Т, 08Х18Н10 и многие другие малоуглеродистые марки сталей.

Группа свариваемости 2 – удовлетворительно свариваемые стали

Стали, которые относят ко 2 группе при сварке в нормальных условиях не склонны к образованию трещин на швах, а также стали которые нуждаются в предварительном подогреве и последующей термообработке для достижения удовлетворительных свойств сварного шва.

К сталям второй группы относят Ст4пс, Ст5Сп, сталь 30, 35,30Л, 35Л, 12Х2Н4А, 20ХН3А.

Группа свариваемости 3 – ограниченно свариваемые стали

Стали 3 группы склонны к образованию трещин на швах. Для предотвращения образования трещин стали 3 группы нагревают, а после сварки термообрабатывают.

К группе с ограниченной свариваемостью относят стали 40, 45, 50 Ст6пс, 17Х18Н9, 12Х18Н9, 20Х2Н4А 30ХМ, 30ХГС, 33ХС.

Группа свариваемости 4 – плохо свариваемые стали

Стали 4 группы свариваются трудно, на швах часто образуются трещины, их необходимо подогревать перед сваркой так в ее процессе. После сварки также требуется термообработка.

К 4 группе относят инструментальные нелегированные стали У7, У8, У8А, У8Г, У9, У10, У11, У12, 40Г, легированная конструкционная сталь 45Г, 50Г, 50Х, 50ХГ, 50ХГА, сталь 55Л, 65, 75, 85, 60Г, 65Г, 70Г, 55С2, 55СА, 60С2, 60 С2А, Х12, Х12М, 7Х3, 8Х3, ХВГ, ХВ4, 5ХГМ, 6ХВГ.

Таблица свариваемости сталей .

Свариваемость различных марок стали

Рассмотрим свариваемость самых распространенных марок стали.

Свариваемость стали 09г2с и Ст3

Стали Ст3 ГОСТ 380-94 и 09г2с ГОСТ 19281-89 относятся к группе 1, для их сварки не требуется нагрева. Сварной шов при соблюдении технологии не склонен к образованию трещин.

Свариваемость Сталей 10 и 20

Сталь 10 и сталь 20 ГОСТ 1050-88 относят к группе свариваемости 1. Детали, изготовленный из указанных марок стали хорошо свариваются без дополнительного подогрева.

Свариваемость Стали 45

Углеродистая сталь 45 ГОСТ 1050-88 относится к группе свариваемости 3. Для сварки эту сталь необходимо подогревать, а после сварки – подвергнуть термообработке.

Апрель 28, 2017

Классификация свариваемости сталей

Сталь – основной конструкционный материал, который представляет собой сплав железа с углеродом и разными примесями. Все элементы, которые входят в состав стальных изделий, оказывают влияние на ее характеристики (в частности, на свариваемость сталей).

Главным показателем свариваемости является углеродный эквивалент, который обозначается, как Сэкв. Данный условный коэффициент учитывает уровень воздействия на свойства сварного шва карбона, легирующих компонентов.

Факторы, влияющие на свариваемость сталей:

  • Толщина металлического образца
  • Объем вредных примесей
  • Условия окружающей среды
  • Вместимость углерода
  • Уровень легирования
  • Микроструктура

Основным параметром для информации является химический состав материала.

Группы свариваемости

Учитывая все, выше перечисленные критерии, свариваемость можно подразделить на группы с различными свойствами.

Классификация металлов по свариваемости:

  • Хорошая – коэффициент Сэкв составляет не менее 0,25 %– для изделий из низкоуглеродистых сталей, независимо от условий погоды, толщины изделия, предварительной подготовки.
  • Удовлетворительная – коэффициент Сэкв находится в пределах 0,25-0,35 %. Ограничения: по диаметру свариваемого изделия, условиям природной среды. Толщина материала допускается не более 2 см, температура воздуха должна быть не ниже минус 5 градусов, безветренную погоду.
  • Ограниченная – коэффициент Сэкв в пределах 0,350-0,45%. Для формирования высококачественного сварного соединения требуется предварительный подогрев материала. Эта процедура нужна для «плавного» аустенитного преобразования, создания устойчивых структур (бейнитные, ферритно-перлитные).
  • Плохая – коэффициент Сэкв порядка 45-ти % (стали 45). В данном случае невозможно обеспечить стабильность сварочного соединения без предварительного подогрева металлических кромок, термической обработки готовой конструкции. Для создания требуемой микроструктуры нужно дополнительно осуществлять подогревы, охлаждения.

Группы свариваемости предоставляют возможность понимать технологическую специфику сваривания железоуглеродистых сплавов конкретных марок.

Зависимо от категории, технологических параметров, свойства сварных соединений могут корректироваться последовательными температурными воздействиями. Термообработка может осуществляться несколькими способами: отпуск, закаливание, нормализация, отжиг. Наиболее востребованы закалка, отпуск. Подобные процедуры повышают твердость, соответственно прочность сварного соединения, предотвращают формирование трещин на материале, снимают напряжение. Показатель отпуска будет зависеть от желаемых характеристик материала.

Как влияют на свариваемость легирующие примеси?

Влияние главных легирующих элементов на свариваемость стали

  • Фосфор, сера – вредоносные примеси. Содержание данных химических элементов для низкоуглеродистых сталей 0,4-0,5%.
  • Углерод – важный компонент в составе сплавов, который определяет такие показатели, как закаливаемость, пластичность, прочность, другие свойства материала. Содержание углерода в пределах 0,25% не воздействует на качество сварки. Наличие более 0,25% данного хим. элемента способствует формированию закалочных соединений, зоны термического влияния, образуются трещины.
  • Медь. Содержание меди как примеси не более 0,3%, как добавки для низколегированных сталей – пределах 0,15-0,50%, как легирующего компонента – не более одного процента. Медь улучшает коррозионную стойкость металла, при этом не ухудшает показатели качества сваривания.
  • Марганец. Содержание марганца до одного процента не затрудняет сварочный процесс. Если марганца 1,8-2,5%, то не исключается образование закалочных структур, трещин, зоны термического влияния.
  • Кремний. Этот химический элемент присутствует в металле как примесь — 0,30 процентов. Такое количество кремния не влияет на показатель качества соединения металлов. При наличии кремния в пределах 0,8-1,5%, он выступает легирующим компонентом. В данном случае существует вероятность формирования тугоплавких оксидов, ухудшающих качество соединения металлов.
  • Никель, как и хром, присутствует в низкоуглеродистых сталях, его содержание составляет до 0,3%. В низколегированных металлах никеля может быть около 5%, высоколегированных – порядка 35 процентов. Химический компонент повышает пластичность, прочностные характеристики металла, повышает качество сварных соединений.
  • Хром. Количество данного компонента в низкоуглеродистых сталях ограничено до 0,3 процентов, его содержание в низколегированных металлах может быть в пределах 0,7-3,5%, легированных – 12-18 процентов, высоколегированных примерно 35%. В момент сваривания хром способствует формированию карбидов, значительно ухудшающих коррозионную устойчивость металла. Хром способствует формированию тугоплавких оксидов, которые негативно влияют на качество сварки.
  • Молибден. Наличие этого химического элемента в металле ограничено 0,8 процентами. Такое количество молибдена позитивно сказывается на прочностных характеристиках сплава, но в процессе сварки элемент выгорает, в результате чего на наплавленном участке изделия формируются трещины.
  • Ванадий. Содержание этого элемент в легированных сталях может составлять от 0,2 до 0,8 процентов. Ванадий способствует повышению пластичности, вязкости металла, улучшает его структуру, повышает показатель прокаливаемости.
  • Ниобий, титан. Данные химические компоненты содержатся в жаропрочных, коррозионно-стойких металлах, их концентрация составляет не более одного процента. Ниобий и титан понижают показатель чувствительности металлического сплава к межкристаллитной коррозии.

Итог

Свариваемость стали считается сравнительным показателем, зависящим от химического состава, физических характеристик, микроструктуры материала. При этом способность создавать высококачественные сварные соединения может корректироваться благодаря продуманному технологическому подходу, выполнения требований, предъявляемых к сварке, наличия современного спецоборудования.

В процессе сварки свойства сварных соединений должны соответствовать свойствам основного металла . Это соответствие оценивается характеристикой, называемой свариваемостью. Свариваемость – комплексная технологическая характеристика металлов и сплавов, выражающая их реакцию на процесс сварки.

Свариваемость – способность свариваемых металлов и металла шва образовывать сварное соединение, отвечающее конструктивным и эксплуатационным требованиям. Сварное соединение не должно иметь трещин и участков металла с пониженными пластическими свойствами. Появление трещин и снижение пластических свойств может привести к разрушению сварных соединений при эксплуатации.

Свариваемость – способность свариваемых металлов образовывать сварное соединение, отвечающее конструктивным и эксплуатационным требованиям

Если свариваемые металлы образуют сварное соединение, отвечающее конструктивным, технологическим и эксплуатационным требованиям, то они хорошо свариваются.

Различают физическую и технологическую свариваемость.

Физическая свариваемость – свойство материалов создавать монолитное сварное соединение с химической связью . Такой свариваемостью обладают все практически чистые металлы.

Технологическая свариваемость – технологическая характеристика стали, определяющая ее реакцию на воздействие процесса сварки и способность при этом образовывать сварное соединение с заданными эксплуатационными свойствами.

Количественным показателем свариваемости является эквивалентное содержание углерода, которое определяют согласно ГОСТ 27772-88 по формуле (3.2). В формуле доля влияния каждого легирующего элемента на свариваемость стали (процентное содержание каждого элемента умноженное на коэффициент, указанный в формуле) суммируется с процентом содержания углерода в свариваемой стали.

t – толщина свариваемого металла.

Если С э < 0,25%, то трещины в околошовной зоне не возникают и свариваемость считают хорошей.

Если С э = 0,25?0,35%, то свариваемость удовлетворительная. Трещины могут возникнуть и во избежание их появления необходимо применить предварительный подогрев. Сварку без подогрева допускают при толщине металла до 10 мм .

Если С э = 0,35?0,4%, то свариваемость ограниченная.

Необходим предварительный и сопутствующий подогрев.

Если С э > 0,4%, то сталь не сваривается обычными методами сварки плавлением.

Все малоуглеродистые стали, в которых углерода менее 0,25%, хорошо свариваются. При этом обеспечивается равнопрочность сварного соединения, швы обладают достаточной стойкостью против образования трещин.

Низколегированные стали, применяемые в строительстве, также хорошо свариваются, обладают необходимой стойкостью к образованию трещин и имеют необходимые механические свойства сварных соединений после сварки.

При сварке термоупрочненных сталей происходит нарушение структуры металла, образовавшейся при термической обработке. Получение равнопрочного соединения при сварке таких сталей вызывает определенные трудности и требует специальных технологических приемов.

Для более точной оценки свариваемости используют комплекс показателей свариваемости. Значение каждого показателя, полученное при испытании сварного соединения сопоставляют с нормативным значением того же показателя

Показатели свариваемости определяют техническую пригодность сталей и сплавов к выполнению процесса сварки.

В указанный комплекс входят следующие основные показатели свариваемости:

  • сопротивляемость образованию горячих трещин (см. п 4.3.2);
  • сопротивляемость образованию холодных трещин (см. п 4.3.2);
  • чувствительность стали к тепловому воздействию сварки;
  • окисляемость стали при сварочном нагреве;
  • чувствительность к образованию пор;
  • прочность при статическом растяжении металла шва или сварного соединения в целом;
  • ударная вязкость металла шва или сварного соединения в целом;
  • стойкость против коррозии;
  • стойкость против искусственного старения.

Кроме того, в комплекс показателей входят химический анализ металла шва и околошовной зоны, а также анализ их макро и микроструктуры.

Если хотя бы один показатель свариваемости не удовлетворяет предъявленным требованиям, то металл считают обладающим плохой свариваемостью при данном способе сварки и принятой её технологии.

Следует отметить, что образованию горячих и холодных трещин более подвержены легированные и высоколегированные стали, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые стали. Стали, применяемые в строительстве, хорошо свариваются, обладают необходимой стойкостью к образованию горячих и холодных трещин и имеют необходимые механические свойства сварных соединений после сварки.

Стали, применяемые в строительстве, хорошо свариваются, без образования горячих и холодных трещин и имеют необходимые механические свойства сварных соединений после сварки.

Свариваемость – свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.

Свариваемость стали во многом зависит от степени легирования, структуры и содержания в ней углерода. Наибольшее влияние на свариваемость оказывает углерод. Чем выше его содержание в стали, тем больше вероятность образования холодных или горячих трещин, тем труднее обеспечить равнопрочность сварного соединения и основного металла.

Количественным показателем свариваемости стали является эквивалентное содержание углерода, определяемое по формуле

По свариваемости стали подразделяются на четыре группы, для которых характерна хорошая, удовлетворительная, ограниченная и плохая свариваемость.

Классификация основных марок сталей по свариваемости приведена в табл. 7.1.

Таблица 7.1
Классификация сталей по свариваемости

К первой группе относятся стали, у которых С экв не превышает 0,25 %. Их сваривают на любых режимах без подогрева и последующей термообработки. Качество сварных соединений высокое.

Во вторую группу входят стали с С экв в пределах 0,25…0,35 %. Для получения высококачественных сварных соединений этих сталей необходимо строго соблюдать оптимальные режимы сварки, применять специальные присадочные материалы и флюсы, а также тщательно подготавливать кромки к сварке. В некоторых случаях требуется предварительный подогрев до температуры 100…150°С с последующей термообработкой.

К третьей группе относятся стали, у которых значения Сэкв находятся в пределах 0,35…0,45 %. Их сварку выполняют с предварительным подогревом до температуры 250… 400 °С и последующим отпуском.

Четвертую группу составляют стали с С экв свыше 0,45 %. Стали этой группы свариваются очень трудно. Для их сварки необходим предварительный высокотемпературный, а в ряде случаев и сопутствующий подогрев с последующей термообработкой – высоким отпуском или нормализацией.

Контрольные вопросы

  1. Сколько зон имеет ацетиленокислородное пламя?
  2. Какой газ содержится в избытке в окислительном пламени?
  3. Назовите вид пламени, применяемого при сварке изделий из чугуна.
  4. Каким образом регулируют тепловую мощность пламени?
  5. Почему зона, в которой осуществляется сварка, носит название восстановительной?
  6. Какие химические элементы являются раскислителями?
  7. Почему чрезмерный нагрев основного металла при сварке опасен?
  8. Перечислите способы устранения деформаций при сварке.
  9. Как количественно определяется свариваемость стали?
  10. Какие стали обладают хорошей свариваемостью?

Под свариваемостью понимается способность стали данного химического состава давать при сварке тем или иным способом высококачественное сварное соединение без трещин, пор и прочих дефектов. От химического состава стали зависит ее структура и физические свойства, которые могут изменяться под влиянием нагрева и охлаждения металла при сварке. На свариваемость стали влияет содержание в ней углерода и легирующих элементов. Для предварительного суждения о свариваемости стали известного химического состава можно подсчитывать эквивалентное содержание углерода, пользуясь формулой

По признаку свариваемости все стали можно условно разделить на четыре группы:

1. Хорошо сваривающиеся у которых экв не более 0,25. Эти стали не дают трещин при сварке обычным способом, т. е. без предварительного и сопутствующего подогрева и последующей термообработки.

2. Удовлетворительно сваривающиеся, у которых С экв в пределах 0,25—0,35; они допускают сварку без появления трещин, только в нормальных производственных условиях, т. е. при окружающей температуре выше 0°С, отсутствии ветра и пр.

К этой же группе относят стали, нуждающиеся в предварительном подогреве или предварительной и последующей термообработке для предупреждения образования трещин при сварке в условиях, отличающихся от нормальных (при температуре ниже 0° С, ветре и др).

3. Ограниченно сваривающиеся, у которых С экв в пределах 0,35—0,45; они склонны к образованию трещин при сварке в обычных условиях. При сварке таких сталей необходима предварительная термообработка и подогрев. Большинство сталей этой группы подвергают термообработке и после сварки.

4. Плохо сваривающиеся, у которых С экв выше 0,45; такие стали склонны к образованию трещин при сварке.

Их можно соединять только с предварительной термообработкой, подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой. Для металла небольшой толщины предельное значение С экв можно повысить до 0,55. Температура предварительного подогрева для низколегированных сталей в зависимости от величины С экв принимается следующей:

Предварительный подогрев замедляет охлаждение и предохраняет от появления холодных трещин при сварке.

Свариваемость стали определяют также различными пробами. С помощью проб устанавливают, не появляется ли при сварке данной стали хрупких структур в металле шва и околошовной зоне, способствующих образованию трещин.

Наиболее простой является технологическая проба, при которой к листу из испытуемой стали приваривают втавр односторонним угловым швом прямоугольную пластину (рис. 127, а). После остывания на спокойном воздухе пластину сбивают молотком, разрушая шов со стороны его вершины. Если будут обнаружены следы ранее образовавшихся трещин или разрушений в виде вырывов основного металла вблизи шва, то сталь является ограниченно сваривающейся и требует предварительного подогрева и последующей термообработки.

Склонность к образованию холодных трещин более толстой стали можно проверять пробой по способу Кировского завода (рис. 127, б, виг). В середине квадратного (130×130 мм) образца делается выточка диаметром 80 мм. Толщина а оставшейся части образца равняется 2, 4, 6 мм. В выточку наплавляют один или два валика (см. рис. 127, виг), охлаждая донышко снаружи воздухом или водой. Если при наплавке валика и охлаждении водой образец не дает трещин, сталь считается хорошо сваривающейся. Если трещины появляются при охлаждении водой, но не возникают при охлаждении на воздухе, то сталь считается удовлетворительно сваривающейся. Сталь считается ограниченно сваривающейся, если

образец дает трещины и при охлаждении на воздухе. Такую сталь нужно сваривать с предварительным подогревом до 100—150° С.

Плохо сваривающейся считается сталь, образец которой дает трещины даже при предварительном подогреве до 100—150° С. Такая сталь требует при сварке предварительного подогрева до 300° С и выше.

Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2011.06.01

Профессиональные мужские инструменты
Добавить комментарий