Лекция № 16 Сварка чугуна – 2 часа

1. Характеристика и свойства чугуна.

2. Особенности сварки чугуна.

3. Способы сварки чугуна.

3.1. Способы сварки, обеспечивающие получение однородного соединения.

3.2. Способы сварки чугуна разнородными металлами.

1. Характеристика и свойства чугуна

Различают чугуны: железоуглеродистые и легированные (низколегированные – (Cu, Ni, Cr) < 1,0-1,5%, среднелегированные – до 7%, высоколегированные – более 7-10%).

В зависимости от вида, в котором углерод присутствует в чугуне, выделяют 

1. Белый чугун (углерод в виде Fe₃ C);

2. Серый, ковкий и высокопрочный чугун (углерод в виде графита):

– серый чугун (графит в виде пластинок чешуйчатых, завихренных, розеточных, вермикулярных и т. д.): ферритный, перлитный, ферритно-перлитный, перлитно-карбидный, бейнитный, мартенситный и аустенитный. Марки: СЧ10, СЧ15-СЧ45. Не подчиняется закону Гука и ведет себя как неупругий материал;

– высокопрочный чугун (графит компактный, шаровидный): ферритный, перлитный, перлитно-ферритный, бейнитный. Обозначения, например, ВЧ 45-5;

– ковкий чугун (графит хлопьевидный): ферритный, перлитный. Обозначения, например, КЧ 37-12.

Легированные чугуны. Обозначения разнообразные, например, ЖЧЮ7Х2 и др. – кремнистые чугуны; ИЧХ4Г7Д и др. – марганцевые износостойкие чугуны; ЧН15Д7Х2 и др. – никелевые чугуны и т. д.

2. Особенности сварки чугуна

Основной объем сварочных работ связан с ремонтом чугунных деталей и устранением дефектов в отливках.

Чугун имеет плохую свариваемость, что связано с низкой прочностью и пластичностью чугуна и склонностью к образованию трещин. Трещины могут возникать:

– в начале сварки, когда местный нагрев вызывает напряжения сжатия;

– в процессе сварки из-за образования хрупких структур при быстром охлаждении, а также из-за неравномерного хода изменения объема процессов усадки и эвтектического или эвтектоидного превращения;

– при остывании шва, когда в шве и ЗТВ возникают остаточные растягивающие напряжения и образуются холодные трещины.

Для устранения трещин рекомендуется использовать присадочные материалы и режим охлаждения соединения, обеспечивающий графитизацию металла. Графитизации способствуют элементы: углерод, кремний, марганец (при содержании менее 1-1,2 ведет себя не как карбидообразователь, а как графитизатор), медь и никель. Небольшие добавки хрома титана и ванадия измельчают графитные включения. Кроме того, для измельчения графитных включений используют модификаторы.

Самым опасным местом (по отношению к трещинообразованию) является участком основного металла, непосредственно примыкающий к сварному шву, т.е. участок 1 на рис. (где металл находится при сварке в твердожидком состоянии):

3. Способы сварки чугуна

Способы сварки чугуна классифицируют по следующим признакам.

1. По температуре подогрева:

– холодная сварка (без подогрева);

– полугорячая сварка (Т_п 300-400^оC);

– горячая сварка (Тп  600-700^оC).

2. По виду металла шва:

– способы сварки, обеспечивающие получение однородного соединения;

– способы сварки чугуна разнородными металлами.