3.3.3 Тема 2.3. Стали для изготовления сварных конструкций

При наиболее распространенных способах сварки плавлением в резуль-тате действия источника сварочной теплоты образуется ванна расплавленного металла – сварочная ванна, которая после затвердевания – кристаллизации – обеспечивает создание металлической связи с нерасплавленными зонами свариваемых элементов. В тех объемах металла, которые получили нагрев в процессе сварки, происходит изменение структуры и свойств.

Основным требованием, предъявляемыми к сварным соединениям, является обеспечение механической прочности конструкции. Кроме того, сварные соединения должны обеспечивать плотность (герметичность), хими-ческую стойкость, жаропрочность и пр. [1]

Для выполнения этих требований при сварке сварных конструкций применяются следующие стали:

1. Углеродистые конструкционные стали.

2. Низко- и среднелегированные закаливающиеся стали.

3. низкоуглеродистые бейнитно-мартенситные стали.

4. Высокопрочные перлитные стали.

5. Высокохромистые мартенситные, мартенситно-ферритные и феррит-ные стали.

6. Высоколегированные аустенитные стали и сплавы.

3.3.4 Тема 2.4. Цветные металлы и сплавы

Медь и медные сплавы.

Медь – пластичный и тяжелый металл с высокой теплопроводностью и низким электросопротивлением, а также с высокой коррозионной стойкостью. Это определяет широкое применение меди электротехнической и химической промышленности, В судостроении и криогенной технике, в приборостроении, металлургической промышленности и др. отраслях производства. В сварных конструкциях медь используют в основном в виде листов, лент, полос, труб и проволоки.

Бронзы – это сплавы на основе меди, легированные алюминием, оловом, марганцем, железом и др. элементами. Бронзы подразделяются на две основные группы:

– безоловянные, не содержащие олово в качестве легирующего элемента;

– оловянные, в которых основным легирующим элементом является олово.

В свою очередь безоловянные бронзы в зависимости от основного легирующего элемента подразделяются на алюминиевые, марганцевые, кремниевые, хромовые, бериллиевые и др.

Для всех медных сплавов принята система обозначения марок, отличная от маркировки сталей. Марки деформируемых бронз состоят из букв Бр (бронза), за которыми следуют начальные буквы русских названий легирующих элементов (см. табл. 2). После них в той же последовательности указываются числа, обозначающие среднее содержание этих элементов в процентах. Например, БрАМц9-2 означает, что данная бронза содержит в среднем 9% алю-миния и 2% марганца, остальное – медь и примеси.

В отличие от деформируемых бронз, в литейных бронзах цифры, обозначающие среднее содержание легирующих элементов, указываются сразу после буквы условного обозначения каждого легирующего элемента. Например, БрО3Ц12С5. Если данная марка изготавливается как литейная, так и деформируемая, то в обозначении марки литейной бронзы в конце буква «Л».

Таблица 2 Условные обозначения элементов в марках цветных металлов и сплавов.

А алюминий	Б бериллий	Бо бор	Ж железо	Кд кадмий
К кремний	Мг магний	Мц марганец	М медь	Мш мышьяк
Н никель	О олово	С свинец	Ср Серебро	Су сурьма
Т титан	Ф фосфор	Х хром	Ц Цинк	Рз редкозем

Латуни – это сплавы меди с цинком. По химическому составу их подразделяют на двойные (простые), состоящие из меди и цинка, и многоком-понентные (сложные или специальные).

В зависимости от назначения и механических свойств латуни бывают обрабатываемые давлением и литейные.

Обозначение марок двойных латуней состоят из буквы «Л» (латунь) и цифры, указывающей среднее содержание меди в процентах, остальное – цинк.

Марки многокомпонентных латуней обозначаются аналогично бронзам. После первой буквы «Л» (латунь) указываются буквы обозначений элементов, которыми легирована данная марка латуни. За буквами следует число, показывающее среднее содержание меди в процентах, а за ними цифры в той же последовательности, что и буквы, соответствующие среднему содержанию каждого легирующего элемента в процентах. Содержание цинка в марках лату-ней не указывают, т.е. цинк – все остальное. Например, обозначение ЛМц58-2 означает, что данная марка латуни содержит 58% меди, 2% марганца, остальное – цинк.

К медно-никелевым сплавам относятся сплавы с медной основой, содержащей до 50% никеля.

Обозначение марок начинается с буквы «М» (медь), после которой следуют буквы, обозначающие легирующие элементы. Например, МН19 – это сплав, содержащий никеля 19%, остальное – медь.

Никель и его сплавы.

Никель и его сплавы, содержащие более 50% никеля, – широко распрост-раненные конструкционные материалы, применяемые во многих отраслях промышленности для изготовления аппаратуры и оборудования, работающих в агрессивных средах при повышенных и пониженных температурах.

Буква «Н» в обозначении марки соответствует установленному обозначению металла (никель), а последующие цифры являются порядковыми номерами марок.

Алюминий и алюминиевые сплавы.

Алюминий – пластичный, хладостойкий и легкий металл с высокой электропроводностью и теплопроводностью. Обозначается буквой «А», после которой стоят порядковые номера марок или чистота металла. Например, А999, А995, А7, А5 и т.д.

Алюминий и его сплавы подразделяются на две основные группы: дефор-мируемые и литейные, используемые в виде отливок.

Сплавы алюминия, легированные марганцем и магнием обозначаются АМц и АМг соответственно.

Марки сплавов алюминия, легированные медью и магнием, обозначаются буквой «Д» (дуралюминий). За буквами следуют цифры (например, Д1, Д16), которые не связаны с количеством меди в сплавах и являются порядковыми номерами.

Маркировка литейных алюминиевых сплавов не имеет единой системы обозначений. Наименования состоят из букв «АЛ» и цифровых порядковых номеров (например, АЛ4, АЛ25).

Титан и титановые сплавы.

Титан обозначается буквами «ВТ», не окисляется на воздухе при температурах до 500⁰С, а скорость его коррозии в серной кислоте и морской воде составляет соответственно 50 и 3х10^-5 мм/год.

Деформируемые титановые сплавы выпускают трех классов в зависимости от структуры и трех степеней прочности.

К числу основных затруднений, встречающихся при сварке титана, отно-сится его большая химическая активность при высокой температуре, особенно в расплавленном состоянии, по отношению к газам (кислороду, азоту и водороду). Обязательным условием получения качественного соединения при сварке титана плавлением является надежная защита от газов атмосферы не только сварочной ванны, но и остывших участков металла шва и околошовной зоны до температур 300…400⁰С. [4]