- •Раздел 1. Источники энергии при сварке
- •1.1. Физические основы и определение процесса сварки
- •1.2. Особенности формирования сварного соединения
- •1.3. Классификация процессов сварки
- •1.4. Требования к источникам энергии при сварке и оценка
- •1.5. Электрическая дуга как вид электрического разряда
- •1.6. Особенности электрической проводимости твердых тел,
- •1.7. Способы возбуждения сварочной дуги и ее зоны.
- •1.8. Общие законы образования заряженных частиц в газе
- •1.8.1. Ионизация газов
- •1.8.2. Фотоионизация
- •1.8.3. Ионизация соударением частиц
- •1.8.4. Термическая ионизация
- •1.8.5. Ионизация частиц в результате их ускорения
- •1.8.6. Эмиссионные процессы на поверхности твердых тел
- •1.8.7. Термоэлектронная эмиссия
- •1.8.8. Автоэлектронная эмиссия
- •1.8.9. Фотоэлектронная эмиссия
- •1.8.10. Вторичная эмиссия
- •1.9. Приэлектродные области дугового разряда
- •1.9.1. Катодная область
- •1.9.2. Анодная область
- •1.9.3. Столб дуги
- •1.10. Характеристика переноса электродного металла
- •1.10.1. Силы тяжести и поверхностного натяжения
- •1.10.2. Электродинамическая сила (пинч-эффект)
- •1.10.3. Реактивное давление, обусловленное интенсивным
- •1.10.4. Электростатические силы
- •1.10.5. Плазменные потоки
- •1.10.6. Влияние напряжения дуги на перенос металла
- •1.11. Устойчивость дугового разряда
- •1.12. Магнитная гидродинамика сварочной дуги
- •1.12.1. Собственное поле дуги и контура сварки
- •1.12.2. Внешнее магнитное поле и дуга
- •1.12.3. Практическое использование влияния на дугу поперечного магнитного поля
- •3. Вращающаяся (бегущая) дуга
- •1.13. Плазменнодуговые процессы
- •1.14. Лучевые источники энергии при сварке
- •1.14.1. Электроннолучевые источники
- •1.14.2. Фотоннолучевые источники
- •Раздел 2. Основы физической химии
- •2.2. Первое начало термодинамики и его следствия
- •2.3. Вычисление теплоемкостей веществ
- •2.4. Второе начало термодинамики
- •2.5. Понятие об изотермных потенциалах
- •2.6. Равновесие физико-химических систем
- •2.6.1. Закон действующих масс и константа равновесия
- •2.6.2. Закон действующих масс и константа равновесия
- •2.7. Максимальная работа реакции и ее связь
- •2.8. Влияние температуры и давления на
- •2.8.1. Влияние температуры на положение равновесия
- •2.8.2. Влияние давления на положение равновесия
- •2.8.3. Вычисление констант равновесия химических
- •2.9. Явления в жидких средах и на поверхностях
- •2.9.1. Закон распределения вещества в несмешивающихся
- •2.9.2. Практическая ценность закона распределения при изучении металлургических процессов
- •2.9.3. Поверхностная энергия
- •2.9.4. Адсорбция
- •2.9.5. Вязкость жидкости
- •2.9.6. Процессы испарения
- •2.10. Оценка химического сродства элементов к кислороду
- •2.10.1. Оценка степени сродства элементов к кислороду по изменению изобарно-изотермного потенциала образования окисла
- •2.10.2. Оценка степени химического сродства элементов к кислороду
- •2.10.3. Упругость диссоциации компонентов, находящихся в
- •Раздел III. Металлургические основы сварки плавлением
- •Радел IV. Основы тепловых процессов при сварке
- •Основные теплофизические единицы, понятия и определения
- •Дифференциальные уравнения теплопроводности
- •Стационарный процесс распространения теплоты
- •Теплоты при сварке
- •Мгновенный точечный источник теплоты в полубесконечном теле
- •Мгновенный линейный источник теплоты в пластине
- •Мгновенный плоский источник теплоты в стержне
- •Сварочные источники теплоты
- •Непрерывно действующие неподвижные источники теплоты
- •Непрерывно действующий неподвижный точечный источник теплоты на поверхности полубесконечного тела
- •Непрерывно действующий неподвижный линейный источник теплоты в пластине
- •Непрерывно действующий неподвижный плоский источник теплоты в стержне
- •Подвижные сосредоточенные источники теплоты
- •Подвижный точечный источник теплоты на поверхности полубесконечного тела
- •Мощные быстродвижущиеся источники теплоты
- •Расчеты термического цикла основного металла
- •Наплавка валика на массивное тело
- •Однопроходная сварка листов встык
- •Валиковая проба
- •Производительность дуговой сварки
- •Расплавление электрода
- •Проплавление основного металла
- •Определение времени пребывания металла сварочной ванны в расплавленном состоянии и длины сварочной ванны
- •2. Определение площади проплавления основного металла
- •3. Определение ширины зоны нагрева
- •Тепловая эффективность процесса сварки
- •Раздел V. Технологическая прочность сварных соединений Понятие технологической и эксплуатационной прочности
- •Трещины при сварке и их классификация
- •Горячие трещины при сварке
- •Методика оценки склонности металла сварного шва к образованию горячих трещин
- •Влияние различных факторов на вероятность образования горячих трещин
- •Холодные трещины при сварке
- •Методы определения стойкости металла околошовной зоны против образования холодных трещин
- •Методы определения стойкости против перехода в хрупкое состояние
- •Методы проверки эксплуатационных характеристик металла шва, околошовной зоны и сварного соединения
- •Пути повышения технологической прочности сварных соединений
- •Раздел VI. Свариваемость металлов Понятие свариваемости металлов. Факторы, определяющие свариваемость металлов
- •Влияние изменения химического состава на свариваемость
- •Ориентировочная оценка свариваемости стали по эквивалентному содержанию углерода
- •Характеристика свариваемости сталей
- •I. Свариваемость углеродистых конструкционных сталей
- •2. Свариваемость легированных сталей
- •2.1. Свариваемость низколегированных сталей
- •2.2. Свариваемость среднелегированных сталей
- •2.3. Свариваемость высоколегированных сталей
- •2.3.1. Свариваемость высоколегированной стали мартенситного класса
- •2.3.2. Свариваемость высоколегированной стали ферритного класса
- •2.3.3. Свариваемость высоколегированной стали аустенитного класса
- •2.3.4.Свариваемость высоколегированной стали карбидного класс
Характеристика свариваемости сталей
I. Свариваемость углеродистых конструкционных сталей
Углеродистые конструкционные стали могут содержать углерода от 0,1 до 0,7%. В зависимости от пределов содержания углерода они делятся на три группы:
низкоуглеродистые с содержанием углерода до 0,25%;
среднеуглеродистые с содержанием углерода от 0,26 до 0,45%;
высокоуглеродистые с содержанием углерода более 0,45%.
Низкоуглеродистые стали (Ст. З, Ст. 10, Ст. 15, Ст. 20, 22К и др.), как прави-ло, свариваются хорошо. Наплавленный металл обычно несколько отлича-ется по химическому составу от основного: понижено содержание углерода и повышено содержание марганца и кремния. Обеспечение равнопрочности металла сварного шва основному металлу не представляет затруднений.
Повышенное содержание углерода в среднеутлеродистых сталях (Ст. 5 Ст. 25, Ст. 30, Ст. 35, Ст. 40 и др.) ухудшает свариваемость и затрудняет сварку этих сталей по следующим причинам:
наплавленный металл обладает меньшей стойкостью против кристалли- зационных трещин;
в зоне термического влияния появляются малопластичные структуры и возможно образование холодных трещин.
Для увеличения стойкости наплавленного металла к образованию гoрячих трещин в нем уменьшают содержание углерода за счет применения соответ-ствующих сварочных материалов и снижения доли основного металла в ме-талле шва. Дополнительное легирование кремнием и марганцем позволяет получить упрочненный феррит.
С другой стороны, повышенное содержание углерода в среднеуглеродис-тых сталях повышает вероятность образования мартенсита в металле около-
шовной зоны. Для предотвращения образования малопластичных и хрупких структур при сварке среднеуглеродистых сталей снижают скорости охлажде-ния металла, для чего используют предварительный подогрев. В ряде случаев
для повышения деформационной способности сварного соединения и обеспе-
чения его равнопрочности основному металлу используется последующая
термическая обработка (закалка с последующим отпуском, нормализация). Вообще использование среднеуглеродистых сталей для сварки не всегда це-лесообразно.
Сварка высокоуглеродистых сталей связана с теми же трудностями, что и сварка среднеуглеродистых сталей, но в еще большей степени. Для преодо-ления этих трудностей рекомендуются те же способы: еще более медленное охлаждение, обязательный предварительный подогрев, последующая термо-обработка. Высокоуглеродистые стали относятся к трудносваривающимся.
2. Свариваемость легированных сталей
Легированными называются такие стали, в состав которых входят легирующие элементы, которых нет в углеродистых сталях, или те же кремний и марганец, но в большем количестве по сравнению с углероди-стой сталью.
Легирующие элементы взаимодействуют с железом и углеродом, изменяя механические и физико-химические свойства металла. Поэтому легированные стали обладают высокими механическими свойствами, повышенной стойкостью против хрупкого разрушения и рядом специи-фических свойств (коррозионная стойкость, жаропрочностьs окалино-стойкостъ, жаростойкость и т. п.).
Легированные стали по содержанию легирующих элементов делятся на три группы: низколегированные, среднелегированные и высоколегирован-ные. В зависимости же от микроструктуры, получаемой при нагреве до температур линии и последующем охлаждении на спокойном воздухе, легированные стали делятся на пять структурных классов: перлитный, мар-тенситный, ферритный, аустенитный и карбидный.
Низколегированные стали относятся к перлитному классу, среднелегиро-ванные — к перлитному или мартенситному, высоколегированные — к мар-тенситному, ферритному, аустенитному или карбидному.
Для каждой из названных групп сталей характерны свои особенности сварки.