Практическая работа

«Выбор электродов для сварки»

Задача №1.

Необходимо выбрать электроды для сварки аустенитной стали 08Х18Н10 c перлитной сталью 10ХСНД, имеющей следующий химический состав

С – 0,08

Si – 0.6

Mn – 1.2

Cr – 18.4

Ni - 9.6

C – 0.1

Si – 0.8

Mn-0.6

Cr – 0.7

Ni – 0.8

Cu – 0.2

Толщина свариваемых листов 8 мм, соединение стыковое с V-образной разделкой кромок (60^о), сварка выполняется в 3 слоя.

Решение.

1. Определяем долю участия основного и наплавленного металлов в первом корневом слое шва.

При сварке первого слоя стыкового шва с углом разделки 60^о доля участия основного металла составляет 45^о (см. таблицу свариваемости).

Из-за различной теплопроводности свариваемых сталей, степень проплавления перлитной стали 10ХСНД - составляет примерно 40%, а аустенитной 08Х18Н10 – 60% от доли основного металла (П+А = 40% + 60%; А + А = 50%+50%; П + П = 50% + 50%). Таким образом доля стали Ψп 10ХСНД

Доля наплавленного металла:

100% - (18% + 27% ) = 55% = 0,55

2. Выбираем для сварки электрод, обеспечивающий наплавленный металл близкий по составу к аустенитной стали

Химический состав металла наплавленного данным электродом

С = 0,07

Si = 0.9

Mn = 1.7

Cr = 19.0

Ni = 8.5

3. Вычислим химический состав первого слоя металла шва

Х_мш = Ψ[Х]_ом + (1- Ψ)*[Х]_нм

Тогда химический состав металла шва при сварке первого слоя составит (для углерода):

С_мш = 0,27*0,08+ 0,18*0,1 + 0,55*0,9 = 0,0781

Ψ[Х]_ом (1- Ψ)*[Х]_нм

Si_мш = 0.27*0.6 + 0.18*0.8 + 0.55*0.9 = 0.801

Mn_мш = 0,27*1.2+ 0,18*0,6 + 0,55*1.7 = 1.367

Cr_мш = 0,27*18.4+ 0,18*0,7 + 0,55*19 = 15.544

Ni_мш = 0,27*9.6+ 0,18*0,8 + 0,55*8.5 = 7.41

4. Вычислим эквивалент хрома и никеля

Полученные результаты расчета используем для определения структуры металла шва по диаграмме Шеффлера.

Вывод: в структуре металла шва образуется мартенсит, выбранный электрод марки

не пригоден для сварки.

5. выбрать электрод дающий наплавленный металл с более высоким содержанием с более высоким содержанием хрома и никеля.

Химический состав металла наплавленного данным электродом

С = 0,11

Si = 1

Mn = 2

Cr = 26,5

Ni = 12,5

С_мш = 0,27*0,08+ 0,18*0,1 + 0,55*0,11 = 0,1

Si_мш = 0.27*0.6 + 0.18*0.8 + 0.55*1 = 0.86

Mn_мш = 0,27*1.2+ 0,18*0,6 + 0,55*2 = 1.53

Cr_мш = 0,27*18.4+ 0,18*0,7 + 0,55*26,5 = 19,67

Ni_мш = 0,27*9.6+ 0,18*0,8 + 0,55*12.5 = 9,61

6. Вычислим эквивалент хрома и никеля

Полученные эквиваленты хрома и никеля соответствуют по диаграмме Шеффлера двухфазной А + Ф структуре с содержанием феррита 4, выбранный электрод марки

подходит для сварки первого слоя шва, что подтверждается не только диаграммой Шеффлера, но и расчетным содержанием.

7. Расчетное содержание хрома, отвечающее условиям существования металла с однофазной и двухфазной структурой составляет

≥19,57

α=3(20,9-19,5)=4,2

Полученный результат равноценен определенному по диаграмме Шеффлера.

8. Определить долю участия основного и наплавленного металлов в последующих слоях.

Доля основного металла в формировании шва будет уменьшаться и для последнего третьего слоя составит 30%.

Доля наплавленного металла:

100% - (12% + 18% ) = 70% = 0,7

Химический состав металла наплавленного данным электродом

С = 0,11

Si = 1

Mn = 2

Cr = 26,5

Ni = 12,5

Вычисляем химический состав третьего слоя металла шва

С_мш = 0,18*0,08+ 0,12*0,1 + 0,7*0,11 = 0,1

Ψ[Х]_ом (1- Ψ)*[Х]_нм

Si_мш = 0.18*0.6 + 0.12*0.8 + 0.7*1 = 0.904

Mn_мш = 0,18*1.2+ 0,12*0,6 + 0,7*2 = 1,688

Cr_мш = 0,18*18.4+ 0,12*0,7 + 0,7*26,5 = 21,946

Ni_мш = 0,18*9.6+ 0,12*0,8 + 0,7*12.5 = 10,574

вычислим эквивалент хрома

Полученные эквиваленты хрома и никеля соответствуют по диаграмме Шеффлера двухфазной А + Ф структуре с содержанием феррита 7%.

Расчетное содержание хрома, отвечающее условиям существования металла с однофазной и двухфазной структурой составляет

Cr = 0,9*14,4+7,5 = 8,52

≥19,57

α=3(23,3-20,46)=4,2