13.3 Металловедение сварки чугуна

Чугун — это сплав железа с углеродом, в отличие от стали содержит много углерода, практически 2…5%, и некоторое количество марганца, серы, фосфора. Специальные чугуны имеют легирующие добавки: никель, молибден, хром, ванадий и др.

Свариваемость чугуна — при оценке по физической свариваемости его следует отнести к группе хорошо свариваемых материалов, а при оценке по технологической свариваемости, когда требуется сварное соединение без снижения качества основного металла и металла шва, чугун является трудносвариваемым сплавом.

Основные причины, ухудшающие свариваемость чугуна:

1 Возможность образования в шве и околошовной зоне хрупких и труднообрабатываемых структур отбела и закалки с очень высокой твердостью.

2 Высокая жидкотекучесть, низкая пластичность, так как отсутствует площадка текучести, которую имеет сталь. Это создает напряженное состояние структуры и приводит к трещинам.

3 Чугун не имеет пластического (тестообразного) состояния, и при достижении температуры плавления мгновенно переходит из твердого состояния в жидкое, а при охлаждении — из жидкого в твердое.

4 Образование пористости за счет большого количества окиси углерода и быстрого затвердевания расплавленного металла, газы не успевают выйти. При содержании в чугуне углерода 4,3%, температура его плавления сравнительно невысокая — 1150°С.

5 «Рост» чугуна, т. е. склонность серого чугуна к необратимому увеличению объема на 3…5%, при нагреве его до 300…500°С приводит к деформациям, иногда — к трещинам.

При охлаждении чугун (как вода) расширяется. Повышенная склонность чугуна к образованию хрупких структур связана в основном с высоким содержанием в нем углерода. Это явление особенно проявляется при дуговых способах сварки. При локальном нагреве чугуна создается перепад температур в теле, который вызывает термические напряжения.

Технологические трудности сварки чугуна породили множество способов его сварки и их разновидностей, но ни один способ не является вполне удовлетворительным для всех случаев, встречающихся в практике.

Поэтому сварку чугуна применяют только при ремонтных работах и при устранении мелких дефектов в отливках. Накопленный опыт позволяет сделать вывод, что газовая сварка является одним из надежных и несложных способов, позволяющих получить наплавленный металл, по свойствам близкий к основному металлу. Это объясняется термическими процессами при сварке, вероятностью появления в зоне сплавления отбеленного чугуна.

Список рекомендованной литературы

1 Лившиц Л.С. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений/ Л.С. Лившиц., А.Н. Хакимов. – М.: Машиностроение, 1989. – 336 с.

2 Бєлкін М.Я. Короткий курс лекцій з дисципліни «Металознавство, теорія і технологія металообробки» / М.Я. Бєлкін, Л.В. Плеханова. – Краматорськ: ДДМА, 2006. – 72 с.

3 Материаловедение / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 648 с.

4 Технология конструкционных материалов / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, А.Ф. Вязов и др. – М.: Машиностроение, 2005. – 592 с.

5 Металознавство / О.М. Бялік, В.С. Чернетко, В.Н. Писаренко та ін. – Видавництво «Політехніка», 2002. – 384 с.

6 Кузін О.А. Металознавство та термічна обробка металів / О.А. Кузін, Р.А. Яцюк. – Львів: Афіша, 2002. – 304 с.

7 Лахтин Ю.М. Материаловедение / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. – М: Машиностроение, 1990. – 528 с.

Навчальне видання

БЄЛКІН Михайло Якович

ПЛЕХАНОВА Лідія Валентинівна

КУРС

лекцій з дисципліни

«Металознавство і термічна обробка

зварних з’єднань»

для студентів спеціальності

«7.092301 – Технологія та устаткування зварювання

очної і заочної форм навчання»

(Російською мовою)

Редактор О.О.Дудченко

Комп’ютерна верстка О.П. Ордіна