Лекция№20 Технологическая свариваемость материалов Сварка низкоуглеродистых низко легированных сталей.

Содержание С 0,25%, стали обыкновенного качества.

При сварке химический состав шва получается близким к основному металлу, резко отличается содержание углерода. Содержание углерода в шве снижено, а его отсутствие заменяется Cr, Mn.

Mn – повышает ударную вязкость.

S, P – приводят к образованию горячих и холодных трещин.

Данная группа сталей варится без ограничений почти всеми способами сварки без ограничений и закалочных структур не образуется.

В процессе сварки происходит деформация в дальнейшее эти участки становятся зонами старения – самопроизвольное упрочнение с потерей пластических свойств. Отпуск 550 – 600 С для снятия старения.

Требования к шву:

1. обеспечение равнопрочности сварного соединения основного металла.

2. отсутствие дефектов в сварном шве.

3. геометрические размеры шва должны отвечать требуемым.

4. технология должна обеспечивать экономичность при требуемой надежности.

Технология сварки низко и среднелегированных закаливающихся сталей.

С=025,-0,5% 35Х, 40Х, 35Г2, 50Г2, 30ХГТ, 35, 40, 50, 20М, 20ХМ, 25Х1М1Ф.

Для снижения скорости охлаждения используется как правило предварительный подогрев. Температура предварительного подогрева зависит от химического состава стали и от ее толщины и при это ее температура 150-400 С. Закалка не происходит если шов со значительным дефектом.

Свариваемость среднелегированных закаливающихся сталей.

Для изготовления сосудов под высоким давлением, для ответственных конструкций. С0,5%.  легирование 5-9%.

43Х3СНВФМА, 33Х3НВФМА.

Такие стали варятся без предварительного подогрева, но технология сварки должна быть разработана таким способом, что бы снизить скорость охлаждения. Нужно обеспечить время пребывания металла шва в субкритическом интервале температур, а также применять авто термообработку это обеспечивается путем выполнения сварки каскадом короткими и средними швами. Для увеличения время пребывания в указанном диапазоне, когда на облицовочный шов выполняют наплавку одного валика.

Кз – поправочный коэффициент зависящий от типа соединения и разделки кромок.

Кзс=1,5; Кзт=0,9; Кзх=0,8

Кг- коэффициент горения дуги, отношение чистого горения дуги к полному времени сварки участка, РДС Кг=0,8; в СО₂ Кг=0,8-0,9.

S- толщина свариваемого металла

V- скорость сварки

q_n- погонная энергия

Тв - допустимая температура охлаждения, которая на 100-150С выше мартенситного превращения

То – температура подогрева изделия перед сваркой или температура окружающей среды.

При этом необходимо обеспечить пластические свойства, поэтому свариваемый материал надо выбирать так, что бы количество легированных элементов было меньше чем в основном металле.

ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ МАРТЕНСИТНЫХ, МАРТЕНСИТНО-ФЕРРИТНЫХ И ФЕРРИТНЫХ СТАЛЕЙ

При ~0,05—0,06% С стали с содержанием до 12—13% Сг будут относиться к мартенситному классу; при 13— 16% Cr — к мартенситно-ферритному, а при Сг > 16% — к ферритному. При большей концентрации углерода соответственно граничные значения по хрому смещаются в область его больших концентраций.

Свариваемость хромистых сталей и свойства сварных соедине­ний в значительной степени зависят от того, к какому классу отно­сится свариваемый металл. Свариваемость мартенснтно-ферритных сталей практически приближается к сталям мартенситного класса.

Стали мартенситного класса в условиях сварочного термического цикла в участках зоны термического влияния (а также и в металле шва, если он подобен по составу свариваемому металлу) закаливаются на мартенсит.

Соответственно могут быть ограничены и температуры подогрева для других сталей, например 12Х13, 20Х13. Верхний предел сопутствующего подогрева следует ограничивать переходом стали к отпускной хрупкости или синеломкости, т. е. температурой для различных сталей в интервале 200—250° С.

Для улучшения структуры и свойств необходим высокий отпуск.

Если же после сварки с подогревом выше верхней мартенситной точки изделие посадить сразу в печь, не снижая температуры, то мартенситного превращения не произойдет, трещины в соединениях не образуются, но конечная структура будет грубозернистой ферритно-карбидной.

К ферритным высокохромистым сталям относятся стали с 13% Сг при очень низком содержании углерода (например, на нижнем уровне углерода в стали 08Х13) ряд низкоуглеродистых сталей с 17% Сг и добавками титана, а также молибдена (марки 12Х17, 08Х17Т, типа 08Х17М2Т), а также с 25—30% Сг (например, марки 15Х25Т). Общей характеристикой для этих сталей служит их склонность к росту зерна при высокотемпературной обработке, в том числе и в результате сварочного нагрева в зоне термического влияния и в металле швов (при их составе, аналогичном ферритным сталям). При крупном зерне такие стали теряют пластичность и вязкость при комнатных и более низких температурах.