20 Влияние легирующих элементов на свойства сталей и их свариваемость. Химические эквиваленты углерода , хрома и никеля.

Марганец- повышает прочность, твердость, при содержании больше 1,5-2,5% ухудшает свариваемость

Кремний – повышает прочность, твердость, упругость,при содержании >1% ухудшает свариваемость.

Хром-повышает прочность, твердость, ударную вязкость, коррозионную стойкость, снижает свариваемость.

Никель- повышает прочность, ударную вязкость, немагнитность, коррозионную стойкость, мало влияет на свариваемость.

Ванадий- повышает твердость,ударную вязкость, усталостную прочность, незначительно влияет на свариваемость.

Молибден- повышает коррозионную стойкость, если более 0,7% увеличивыет хрупкость, незначительно влияет на свариваемость.

Медь-повышает корозионнную стойкость, если более 0,7% увеличивает хрупкость, незначительно влияет на свариваемость п, при содержании до0,5%.

Ниобий, титант – способствует плотному мелкозернистому строению, улучшает свариваемость..

Азот- в химических соединениях с ванадием, алюминием, титаном образует твердые нитриды, способствует мелкому зерну.

Аллюминий- раскисляет сталь, способствует мелкому зернк, при азотировании способствует насыщению поверхностного слоя азотом, способствует уменьшению старения стали, повышает ударную вязкость при отрицательных температурах.

Эквивалент никеля и хрома

Эквиваленты хрома подсчитываются по следующим приближенным формулам

[ Сг ] = Cr%+l,5Si%+Mo%+0,8V%+0,5Nb%+W%+3,5Al%+4Ti% 

Для приближенной оценки влияния термического цикла сварки па закаливаемость околошовной зоныи ориентировочного определения необходимости снижения скоростиохлаждения за счет предварительного подогрева можно пользоваться так называемым эквивалентом углерода.

Cэкв=С+Si/25+(Mn+Cu)/16+Cr/20+Ni/20+Mo/40+V/15

Если при подсчете эквивалента углерода окажется, что Сэ < 0,45%, то данная сталь может свариваться без предварительного подогрева если Сд 0,45%, то необходим предварительный подогрев, тем более высокий, чем выше значение Сэ

21 Свариваемость металлов. Свариваемость низкоуглеродистых, низколегированных, высоколегированных нержавеющих сталей.

Сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Стали этих групп относятся к хорошо свариваемым практически всеми видами сварки сталям. Основные требования при их сварке- обеспечение равнопрочности сварного соединения основному металлу, отсутствие дефектов, требуемая форма сварного шва, производительность и экономичность. Низкоуглеродистые стали обыкновенного качества в зависимоти от назначения подразделяются на 3 группы: А, Б,В. В ответственных сварных конструкциях в основном используются стали группы В с гарантируемыми химическим составом и механическими свойствами. Выпускаются низкоуглеродистые качественные стали с нормальным (10,15,20) и повышенным(15г,20г) содержанием марганца. Эти стали хорошо свариваются всеми способоми дуговой сварки. Однака обладают невысокими механическими характеристиками и их применение связано с увеличением металлоемкости и массы конструкции.

К группе низколегированных сталей относятся теплоустойчивые стали перлитного класса используемые в энергетическом машиностроении(12МХ, 12Х1МФ, 20ХМФЛ и др.) в которых содержание легирующих компонентов допускается до 4 %. Однако низколегированные стали более чувствительны к тепловому воздействию, чем низкоуглеродистые, особенно металла большой толщины. В зоне термического влияния более заметны явления перегрева, рост зерна и возможно образование закалочных структур, что служит причиной образования холодных трещин. поэтому при сварке к режимам предъявляют более жесткие требования чем при сварке нелегированных низкоуглеродистых сталей. Сварка ограничевается узкими пределами изменения параметров режима, чтобы одновременно обеспечить минимальное возникновение закалочных структур и уменьшить перегрев.

Высоколегированными считаются стали с суммарным сожержанием легирующих элементом свыше 10% при содержании железа более 45%. Коррозионно- стойкимими обычно являются стали с содржанием Хрома 13% и более. Главной опасностью при сварке этих сталей является склонность к трещинам и межкристаллитной коррозии сварных соединений. Склонность к образованию горячих трещин связана с образованием крупнозернистой столбчатой структуры металла шва, высокой литейной усадкой,значительных деформациях при затвердевании. Основные меры борьбы с горячими трещинами при сварке этих сталей являются: получение сварных швов с двухфазной структурой(аустенит +немного феррита, карбидов или боридов) для улучшения структуры и измельчения зерна; ограничение объемов сварочной ванны и отношения ширины шва к глубине проплавления для уменьшения деформаций при сварке (сварка на пониженных погонных энергиях, ниточные швы, разделка кромок)

К межкристаллитной коррозии склонны высоколегированные стали всех классов, имеющие высокое содержание хрома. Вследствие нагрева обеднение границ зерен хромом и из за этого пониженной стойкостью против коррозии. Исходя из этогоосновные меры предохранения направлены на предотвращение образования карбидов хрома и выпадения их по границам зерен. С этой целью применяют : ограничение содержания углерода в основном и присадочном металле, легирование сталей титаном, ниобием, танталом, ванадием которые препятствуют образованию карбидов хрома. Получение двухфазной структуры в хромоникелевых сталях(содержание феррита до20-25%) дополнительным легированием основного металла и проволоки хромом, кремнием , алюминием; стабилизирующую термообработку, закалку после сварки с целью выравнивания содержания хрома на границах и теле зерна; сварку при минимальном тепловложении, применение дополнительного охлаждения, уменьшение разбрызгивания, предотвращение ударов, забоин.