Сварка низколегированных сталей
Легированные стали подразделяются на низколегированные (легирующих элементов в сумме менее 2,5%), среднелегированные (от 2,5 до 10%) и высоколегированные (более 10%). Низколегированные стали дробят на низколегированные низкоуглеродистые, низколегированные теплоустойчивые и низколегированные среднеугле-родистые.
Содержание углерода в низколегированных низкоуглеродистых конструкционных сталях не превышает 0,22%- В зависимости от легирования стали подразделяют на марганцовистые (14Г, 14Г2), кремнемарганцовистые (09Г2С, 10Г2С1, 14ГС, 17ГС и др.), хромо-кремнемарганцовистые (14ХГС и др.), марганцовоазотнованадие-вые (14Г2АФ, 18Г2АФ, 18Г2АФпс и др.), марганцовониобиевая (10Г2Б), хромокремненикельмедистые (ЮХСНД, 15ХСНД) и т. д.
Низколегированные низкоуглеродистые стали используют в транспортном машиностроении, судостроении, гидротехническом постройке, в производстве труб и др. Низколегированные стали поставляют по ГОСТ 19281—73 и 19282—73 и особым техническим условиям.
Низколегированные теплоустойчивые стали должны владеть повышенной прочностью при больших температурах эксплуатации Самый обширно теплоустойчивые стали используют при изготовлении паровых энергетических установок. Для увеличения жаропрочности в их состав вводят молибден (М), вольфрам (В) и ванадий (Ф), а для обеспечения жаростойкости — хром (X), образующий плотную предохранительную пленку на поверхности металла.
Низколегированные сред-неуглеродистые (более 0,22% углерода) конструкционные стали используют в машиностроении в большинстве случаев в термо-обработанном состоянии. Разработка сварки низколегированных среднеуглероди-стых сталей подобна технологии сварки среднелегиро-ванных сталей.
Особенности сварки низ= колегированных сталей. Низколегированные стали сваривать тяжелее, чем низкоуглеродистые конструкционные. Низколегированная сталь более чувствительна к тепловым действиям при сварке.
В зависимости от марки низколегированной стали при сварке смогут появиться закалочные структуры либо перегрев в зоне термического влияния сварного соединения.
Структура околошовного металла зависит от его состава, длительности пребывания и скорости охлаждения металла при соответствующих температурах, при которых происходит изменение размера и микроструктуры зерен. В случае если в доэвтектоид-ной стали получить нагревом аустенит (рис.
1), а после этого сталь охлаждать с разной скоростью, то критические точки стали понижаются.
При малой скорости охлаждения приобретают структуру перлит (механическая смесь цементита и феррита). При громадной скорости охлаждения аустенит распадается на составляющие структуры при довольно низких температурах и образуются структуры — сорбит, троостит, бейнит и при высокой скорости охлаждения — мартенсит.
самая хрупкой структурой есть мартенситная, исходя из этого не нужно при охлаждении допускать превращения аустенита в мартенсит при сварке низколегированных сталей.
Рис. 1. Диаграмма изотермического (при постоянной температуре) распада аустенита низкоуглеродистой стали: А — начало распада, Б — финиш распада, Ai — критическая точка стали, Мн и Мк — конец и начало превращения аустенита в мартенсит; v2, v3 и vt — скорости охлаждения с образованием разных структур
Скорость охлаждения стали, в особенности громадной толщины, при сварке неизменно существенно превышает простую скорость охлаждения металла на воздухе, благодаря чего при сварке легированных сталей вероятно образование мартенсита.
Для предупреждения образования при сварке закалочной мар-тенситной структуры нужно использовать меры, замедляющие охлаждение территории термического влияния, — применение и подогрев изделия многослойной сварки.
В некоторых случаях в зависимости от условий эксплуатации изделий допускают перегрев, т. е. укрупнение зерен в металле территории термического влияния сварных соединений, выполненных из низколегированных сталей.
При больших температурах эксплуатации изделий для увеличения сопротивления ползучести (деформирование изделия яри больших температурах с течением времени) нужно иметь крупнозернистую структуру и в сварном соединении. Но металл с весьма большим зерном владеет пониженной пластичностью и исходя из этого размер зерен допускается до известного предела.
При эксплуатации изделий в условиях низких температур ползучесть исключается и нужна мелкозернистая структура металла, снабжающая увеличенную пластичность и прочность.
Покрытые электроды и другие сварочные материалы при сварке низколегированных сталей подбираются такими, дабы содержание углерода, серы, фосфора и других вредных элементов в них было ниже если сравнивать с материалами для сварки низкоуглеродистых конструкционных сталей. Этим удается расширить стойкость металла шва против кристаллизационных трещин, поскольку низколегированные стали в значительной мере склонны к их образованию.
Разработка сварки низколегированной стали. Низколегированные низкоуглеродистые стали 09Г2, 09Г2С, 10ХСНД, 10Г2С1 и 10Г2Б при сварке не закаливаются и не склонны к перегреву.
Сварку этих сталей создают при любом тепловом режиме, подобно режиму сварки низкоуглеродистой стали.
Для обеспечения равнопрочности соединения ручную сварку делают электродами типа Э50А. прочность и Твёрдость околошовной территории фактически не отличаются от главного металла.
Сварочные материалы при сварке порошковой проволокой и в защитном газе подбирают такими, дабы обеспечить прочностные особенности металлу шва на уровне прочности, достигаемой электродами типа Э50А.
Низколегированные низкоуглеродистые стали 12ГС, 14Г, 14Г2 14ХГС, 15ХСНД, 15Г2Ф, 15Г2СФ, 15Г2АФ при сварке смогут образовывать перегрев металла и закалочные микроструктуры шва и территории термического влияния. Количество закаливающихся структур быстро значительно уменьшается, в случае если сварка выполняется с довольно громадной погонной энергией, нужной для уменьшения скорости охлаждения сварного соединения.
Но понижение скорости охлаждения металла при сварке ведет к укрупнению зерен (перегреву) металла шва и околошовного металла благодаря повышенного содержания углерода в этих сталях. Это особенно касается сталей 15ХСНД, 14ХГС.
Стали 15Г2Ф, 15Г2СФ и 15Г2АФ менее склонны к перегреву в околошовной территории, поскольку они легированы азотом и ванадием. Исходя из этого сварка большинства указанных сталей ограничивается более узкими пределами тепловых режимов, чем сварка низкоуглеродистой стали.
Режим сварки нужно подбирать так, дабы не было громадного количества закалочных сильного перегрева и микроструктур металла. Тогда возможно создавать сварку стали любой толщины без ограничений при окружающей температуре не ниже —10 °С.
При более низкой температуре нужен предварительный подогрев до 120—150 °С. При температуре ниже —25 °С сварка изделий из закаливающихся сталей запрещается.
Для предупреждения громадного перегрева сварку сталей 15ХСНД и 14ХГС направляться проводить на пониженной погонной тепловой энергии (при пониженных значениях тока электродами меньшего диаметра) по сравнению со сваркой низкоуглеродистой стали.
Для обеспечения равнопрочности сварного соединения и основного металла при сварке этих сталей нужно использовать электроды типа Э50А либо Э55.
Разработка сварки низколегированных среднеуглеродистых сталей 17ГС, 18Г2АФ, 35ХМ и других подобна технологии сварки среднелегированных сталей.
