К хорошо и удовлетворительно свариваемым сталям относят. Свариваемость сталей. Группы. Электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей

При определении критериев свариваемости металлов и их сплавов ориентируются на следующие их свойства:

чувствительность металла к тепловому воздействию, которое создается при сварке;
склонность металла к росту зерна с сохранением пластических и прочностных свойств, структурным и фазовым изменениям в зоне термического воздействия;
химическая активность металла, влияющая на его окисляемость при термическом воздействии сварочного процесса;
сопротивляемость металла к образованию пор и трещин в холодном и горячем состоянии.

Большое влияние на качество сталей оказывает так называемая их раскисляемость, которая характеризуется содержанием марганца, кремния и некоторых других элементов и равномерностью их распределения. По этому параметру различают три вида стал ей: кипящая - «кп», полуспокойная - «пс» и спокойная - «сп».

Кипящая сталь отличается большой неравномерностью распределения вредных примесей (особенно серы и фосфора) по толщине проката и получается при неполном раскислении металла марганцем. Характерной особенностью этого вида сталей является склонность к старению и образование кристаллизационных трещин в шве и околошовной зоне, что приводит к переходу в хрупкое состояние при отрицательных температурах.

Спокойная сталь получается при равномерном распределении примесей, поэтому она менее склонна к старению и меньше реагирует на сварочный нагрев. Полуспокойная сталь занимает промежуточное значение между кипящей и спокойной.

Все эти свойства учитывают при выборе технологических приемов сварки, способов формирования сварочного шва, параметров теплового воздействия и т.д.
В качестве примера приведем свариваемость сталей, как наиболее распространенных конструктивных материалов.

Для сварных конструкций лучше всего использовать низкоуглеродистые и низколегированные стали, обладающие высокой степенью свариваемости. Наибольшее влияние на качество сварного соединения оказывает углерод. Увеличение содержания углерода и ряда других легирующих элементов снижает свариваемость сталей, ухудшая качество шва. Сварные соединения высокоуглеродистых и высоколегированных сталей отличаются повышенным содержанием трещин и выполняются по специальной технологии.

Классификация сталей по свариваемости

Группа по свариваемости	Марка стали
Группа по свариваемости	Углеродистая	Конструкционная легированная
1 .Хорошая	Ст.1;Ст.2;Ст.З; Ст. 4;0, 8; сталь 10,15,20,25; 12кп, 15кп, 1бкп, 20кп	15Г,- 20Г; 15Х;1 5ХА; 20Х; 15ХМ; 14ХГС; 10ХСМД; 10ХГСМД,15ХСМД
2. удовлетворительная	Ст5,- стальЗ0, 35	12ХМ2; 12ХНЗА;14Х2Ж; 10Г2МП; 20ХНЗА; 20ХН; 20ХГСА; 25ХГСА; З0Х, 30ХМ
3.Ограниченная	Стб; сталь40, 45, 50	35Г; 40Г; 45Г; 40Г2,- 35Х,- 40Х; 45Х; 40ХН; 40; 40ХМФЙ," ЗОХГС; ЗОХГСА; зохгсм,- 35ХМ; 20Х2Н4А; 4ХС; 12Х2Н4МА
4 .Плохая	сталь65, 70, 75, 80, 85, У7, У8, У9, У10, У11, У12	50Г; 50Г2; 50Х; 50ХН; 45ХНЗМФА; 6Хс; 7X3,- 9ХС; 8X3; 5ХНТ; 5ХНВ

Примечание: Стали, относящиеся к хорошим, имеют содержание углерода менее 0,25%. Они хорошо свариваются без образования закалочных структур и трещин в широком диапазоне режимов сварки.

Стали, относящиеся к удовлетворительным, имеют содержание углерода от 0,25 до 0,35%. Они мало склонны к образованию трещин и при правильно подобранных режимах сварки дают качественный шов. Для улучшения качества сварки часто применяют подогрев.

Ограниченно свариваемые стали имеют содержание углерода от 0,36 до 0,45% и склонны к образованию трещин. Сварка требует обязательного подогрева. Плохо свариваемые стали содержат углерод в количестве более 0,45%. При их сварке требуются специальные технологические процессы.

Легирование стали одним или несколькими легирующими элементами придает ей определенные физико-механические свойства. Как правило, повышение уровня легирования и прочности стали приводит к ухудшению ее свариваемости и первостепенная роль в этом принадлежит углероду.

Низколегированные стали хорошо свариваются всеми способами плавления. Получение же при сварке равнопрочного сварного соединения, особенно у термоупрочненных сталей, вызывает определенные трудности. В зонах, удаленных от высокотемпературной области, возникает холодная пластическая деформация. При наложении последующих швов эти зоны становятся участками деформационного старения. Это в конечном итоге приводит к снижению пластических и повышению прочностных свойств металла и соответственно к появлению холодных трещин. В среднелегированных сталях увеличивается склонность к закалке, в связи с чем такие стали имеют высокую чувствительность к термическому циклу сварки. Их околошовная зона оказывается резко закаленной, а следовательно, и непластичной при всех режимах сварки, обеспечивающих удовлетворительное формирование шва. Поэтому с целью снижения скорости охлаждения околошовной зоны при сварке этих сталей необходим предварительный подогрев свариваемого изделия.

При сварке высоколегированных хромистых 08X13, 08Х17Т и некоторых других сталей существуют отличительные особенности:

высокий порог хладноломкости стали, находящийся обычно в области положительных температур;
склонность к значительному охрупчиванию в околошовной зоне;
низкая пластичность и вязкость металла шва, выполненного сварочными материалами аналогичного со сталью химического состава;
невозможность устранить охрупчивание термообработкой.

Сварку таких сталей необходимо выполнять с минимальным тепловложением, так как с увеличением погонной энергии возрастает склонность зон сварного соединения к росту зерен, появлению микротрещин и падению пластичности. При этом снижается сопро-тивляемость сварного соединения локальным повреждениям и межкристаллической коррозии. В процессе сварки возникает опасность коробления и появляется повышенный уровень остаточных напряжений. После сварки в ряде случаев требуется термообработка.

Окисляемость металла под термическим действием сварочной дуги определяется его химической активностью. От этого напрямую зависит степень защиты сварочного шва, применяемого при сварке. Чем выше химическая активность металла, тем качественнее должна быть защита. Наибольшей химической активностью отличаются титан, ниобий, цирконий, вольфрам, молибден, тантал и некоторые другие. Поэтому при сварке этих металлов недостаточно применение флюсов и защитных покрытий, так как в защите нуждаются не только сварочный шов, но и прилегающая к нему область. Самой эффективной защитой в данном случае служит сварка в вакууме или в среде инертного газа высокой чистоты.

Сварка остальных цветных металлов (меди, алюминия, магния, никеля и их сплавов) тоже требует высокой защиты, которую обеспечивают инертные газы, флюсы и специальные электродные покрытия. Для сварки сталей и сплавов на основе железа в качестве защитных средств используют флюсы и электродные покрытия.

Жаростойкими (окалиностойкими) считаются стали, способные противостоять химическому разрушению поверхности в воздухе или в другой газовой среде при температурах выше 850°С в ненагруженом или слабонагруженном состояниях. Они содержат до 20-25% хрома и работают при температурах до 1050°С и выше.

Жаростойкость наплавленного металла до 1000°С на сталях 20Х23Н13, 20Х23Н18 и др. достигается электродами типа Э-10Х25Н13Г2 марок СЛ-25, ОЗЛ-4, ОЗЛ-6, ЦЛ-25.

Дтя сварки жаростойких сталей, долго работающих при температурах выше 1000°С следует применять электрода типа Э-12Х24Н14C2 марок ОЗЛ-5, ЦТ-17 и др., а также электроды типа Э-10Х17Н13С4 марки ОЗЛ-29, обеспечивающие жаростойкость до температуры 1100°С в окислительных и науглероживающих средах. Для конструкций, работающих в серосодержащих средах, применяют безникелевые высокохромистые жаростойкие стали 15Х25Т, 15X28 и др., сварка которых ведется электродами типа Э-08Х24Н6ТАФМ.

Характеристики электродов для сварки жаростойких (окалиностойких) сталей

Тип Э-10Х25Н13Г2
Марка электрода / проволоки Обозначение кода по ГОСТ Область применения Технологические особенности	Покрытие	Род, полярность тока	Коэффициент наплавки, г/А×ч	Положение в пространстве
УОНИ-13/НЖ-2 / 07Х25Н13 Е - 2075 - Б20
ЗИО-8 / 07Х25Н13 Е-0053-РБ20
ЦЛ-25 / 07Х25Н13 Е - 0075 - Б20
ОЗЛ-6 / 07Х25Н13 Е - 2275 - Б20
Для 10Х23Н18, 20Х23Н13, 20Х23Н18 и др., работающих в средах без сернистых соединений при температурах до 1000°С, а также для двухслойных сталей со стороны легированного слоя без требований по стойкости к межкристаллитной коррозии. Швы склонны к охрупчиванию при 600-800°С. Короткая дуга. Термическая подготовка кромок не допускается
СЛ-25 1 07Х25Н12Г2Т Е - 0075 - Б30
То же, для жаростойких сталей
Тип Э-12Х24Н14С2
ОЗЛ-5 / 10Х20Н15 Е - 0085 - Б20
ЦТ-17 / 10Х20Н15 Е - 0085 - Б20
Для сталей 20Х25Н20С2, 20Х20Н14С2 и др., работающих при температурах до 1100°С в окислительных и науглероживающих средах. Сварка узкими валиками
Тип Э-10Х17Н13С4
03Л-29 / 02Х17Н14С4 Е - 0085 - Б20
ОЗЛ-З / 15Х18Н12С4ТЮ Е - 5087 - Б20
Для сталей 20Х20Н14С2, 20Х25Н20С2, 45Х25Н20С2 и др., работающих при температурах до 1100°С в окислительных и науглероживающих средах, а также для стали 15Х18Н12С4ТЮ, работающей в агрессивных средах без высоких требований по стойкости к межкристаллитной коррозии

weldering.com

Электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей

Skip to Main Content Area

Диаметр, мм	Род тока	Назначение и область применения
АНО-4
3,0; 4,0; 5,0		Для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей марок Ст3,10, 20 и др. Электроды АНО-4 обеспечивают получение бездефектного шва при сварке при повышенных режимах. Электроды обеспечивают хорошее формирование металла шва, высокую стойкость металла шва против образования пористости и горячих трещин.
АНО-6
3,0; 4,0; 5,0	Переменный от трансформатора с напряжением холостого хода менее 50 В; постоянный ток любой полярности.	Для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей марок Ст3, 10, 20 и др. Электроды АНО-6 обеспечивают высокую стойкость металла шва против образования дефектов при сварке по ржавчине. Электроды обеспечивают хорошее формирование металла шва, высокую стойкость металла шва против образования пористости и горячих трещин.
АНО-13
3,0; 4,0; 5,0	Переменный от трансформатора с напряжением холостого хода менее 50 В; постоянный ток любой полярности.	Для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей марок Ст3, 10, 20 и др. Электроды АНО-13 позволяют вести сварку на предельно низких значениях тока, выполнять сварку вертикальных швов способом сверху вниз, эффективны при сварке швов малой протяженности. Электроды обеспечивают хорошее формирование металла шва, высокую стойкость металла шва против образования пористости и горячих трещин.
АНО-21
2,0; 2,5; 3,0		Для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей малой толщины марок Ст3, 10, 20 и др. Могут применяться для сварки водопроводных труб, газопроводов малого давления. Электроды АНО-21 обеспечивают хорошие сварочно-технологические свойства при сварке от малогабаритных (бытовых) трансформаторов: легкое зажигание дуги, мелкочешуйчатое формирование металла шва, легкую или самопроизвольную отделимость шлаковой корки.
АНО-24
3,0; 4,0; 5,0	Переменный от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 50 В; постоянный ток любой полярности.	Для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей марок Ст3, 10, 20 и др. Электроды АНО-24 позволяют вести сварку на предельно низких значениях тока, эффективны при сварке швов малой протяженности, при сварке на вертикальной плоскости. Электроды обеспечивают хорошее формирование металла шва против образования пористости и горячих трещин.
МР-3
3,0; 4,0; 5,0	Переменный от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 60 В;	Для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей марок Ст3, 10, 20 и др. При сварке электродами МР-3 на повышенных режимах в шве возможно образование пор. Электроды обеспечивают хорошее формирование металла шва против образования пористости и горячих трещин.
УОНИ-13/45
3,0; 4,0; 5,0	Постоянный ток обратной полярности.	Для сварки ответственных конструкций из углеродистых (типа 08, 20, 20Л, Ст3) и низколегированных (типа 09Г2, 14Г2) сталей, когда к металлу швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости, в частности, при работе в условиях пониженных температур. Электроды УОНИ-13/45 чувствительны к образованию пористости при наличии ржавчины и масла на кромках свариваемых деталей, а также при удлинении длины дуги.
УОНИ-13/55
3,0; 4,0; 5,0	Постоянный ток обратной полярности.	Для сварки ответственных конструкций из углеродистых (типа 08, 20, 20Л, Ст3) и низколегированных (типа 16ГС, 09Г2С) сталей, когда к металлу швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости, в частности, при работе при условиях пониженных температур. Электроды УОНИ-13/55 чувствительны к образованию пористости при наличии ржавчины и масла на кромках свариваемых деталей, а также при удлинении длины дуги.
АНО-ТМ/СХ
3,0; 4,0; 5,0		Для сварки стыковых соединений магистральных трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей с пределом прочности 490–590 МПа (корневые слои) и 490–540 МПа (заполняющие и облицовочные проходы). Электроды АНО-ТМ/СХ обеспечивают качественное формирование обратного валика корневого слоя шва с плавным переходом к основному металлу, в связи с чем подварка корня трубы изнутри не требуется. Электроды АНО-ТМ/CХ имеют разрешение Центра сертификации и контроля качества строительства объектов нефтегазового комплекса Украины на применение для сварки труб, фитингов и запорной арматуры на объектах нефтегазового комплекса.
АНО-ТМ60
3,0; 4,0; 5,0	Постоянный ток обратной полярности; переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 70В.	Для сварки стыковых соединений магистральных трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей с пределом прочности более 588 МПа (корневые слои) и 540–650 МПа (заполняющие и облицовочные проходы). Электроды АНО-ТМ60 обеспечивают качественное формирование обратного валика корневого слоя шва с плавным переходом к основному металлу, в связи с чем подварка корня трубы изнутри не требуется. Электроды АНО-ТМ60 имеют разрешение Центра сертификации и контроля качества строительства объектов нефтегазового комплекса Украины на применение для сварки труб, фитингов и запорной арматуры на объектах нефтегазового комплекса.
АНО-ТМ70
3,0; 4,0; 5,0	Постоянный ток обратной полярности; переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 70В.	Для сварки стыковых соединений магистральных трубопроводов из низколегированных сталей с пределом прочности более 685 МПа. Электроды АНО-ТМ70 обеспечивают качественное формирование обратного валика корневого слоя шва с плавным переходом к основному металлу, в связи с чем подварка корня трубы изнутри не требуется. Электроды АНО-ТМ70 имеют разрешение Центра сертификации и контроля качества строительства объектов нефтегазового комплекса Украины на применение для сварки труб, фитингов и запорной арматуры на объектах нефтегазового комплекса.

вернуться наверх

www.metalika.ua

Электроды для сварки стали

Еще в XIX веке, российским ученым Николаем Николаевичем Бернардосом, при изучении возможностей электрической дуги, было выполнено соединение нескольких металлических элементов. С появлением новых видов сталей, возникла необходимость в расширении перечня электродов для сварки таких сталей.Славяновым Николаем Гаврииловичем было проведено большое количество исследований в конце XIX века, направленных на создание электрода-стержня, близкого к свариваемым металлам по своему химическому составу.

В наши дни существует очень большое количество электродов, предназначенных для сварки конкретной марки стали.

Наибольшее распространение получили электроды для сварки углеродистых сталей, так как именно эти стали получили самое широкое распространение. Производителями выпускается очень много наименований электродов, соответствующих конкретным разновидностям углеродистых сталей. По количеству потребляемых и производимых единиц, самыми распространенными являются марки: МР, АНО, УОНИ и ОЗС. Этими электродами обеспечивается отличная свариваемость, они не допускают перегрева, образования горячих трещин, разбрызгивания и вскипания ванны.

Каждой из этих марок присущи свои особенности:

Электроды УОНИ 13/45 и УОНИ 13/55 обладают низким разбрызгиванием металла и обладают хорошей отделимостью шлаковой корки;

Электроды МР-3 и МР-3С обладают высокими сварочно-технологическими свойствами, а именно: простотой в работе, хорошим отделением шлаковой корки, легким повторным зажиганием дуги, минимальным разбрызгиванием металла. Эти марки электродов не требуют высокой квалификации сварщика при работе.

Электроды ОЗС-4, ОЗС-6, ОЗС-12 имеют возможность использования на отдельной поверхности, что позволяет создавать швы, обладающие высоким товарным видом и само отделяющейся шлаковой коркой.

Электроды АНО-21 имеют возможность повторного легкого зажигания дуги, что значительно облегчает процесс сварки. Обладают хорошим отделением шлаковой корки и минимальным разбрызгиванием металла.

Также существуют электроды для других видов сталей:

Для сварки малоуглеродистых сталей. - для сварки низколегированных сталей. - для сварки легированных сталей. - для сварки нержавеющих сталей. - для сварки высоколегированных сталей.

Каждый из этих видов электродов включает в себя несколько марок. Некоторые марки электродов являются универсальными, т.е. могут использоваться для нескольких видов сталей.

Сварочные Электроды

ОК 96.10 для алюминия

elektrod-3g.ru

Электроды для жаростойких и жаропрочных сталей

Жаростойкими считаются стали, которые сохраняют способность сопротивляться окислению, или появлению окалины при температурах выше 550° С. Жаростойкие стали работают при температурах до 900°С под нагрузкой в заданном промежутке времени, не изменяя физико-механических свойств. Для достижения таких свойств, при производстве сталей используются специальные легирующие добавки - Cr, Si, Al, для жаростойких сталей. Ti, Al, Mo, B, Nb для жаропрочных. А также используются особые режимы закалки и старения. Все эти факторы создают определенные сложности при проведении сварных работ.

При формировании сварного шва жаростойкие стали формируют в зоне сварки защитную оксидную пленку, которая приводит к разупрочнению шва. А при остывании из-за кристаллической структуры стали вокруг зоны сварного шва высока вероятность образования микротрещин. При этом предварительный нагрев не снижает скорости остывания металла ниже критической, а только увеличивает зерно металла в районе шва, что приводит к появлению трещин уже в холодном состоянии. Бороться с этим явлением получается только применением специальных приемов при проведении сварочных работ. По ГОСТ 10052-75 задокументировано, какими электродами варить жаропрочную и жаростойкую сталь, и именно для этих сталей выделено около 30 типов электродов. Перечислим некоторые конкретные разновидности.

ОЗЛ-25Б, ЦТ-28 – сварка жаропрочных сплавов на никелевой основе, ХН78Т;

ЦТ-15 - Сварка жаропрочных конструкций из сталей 12Х18Н9Т, 12Х18Н12Т и Х16Н13Б;

ОЗЛ-6 – сварка жаростойких сталей работающих в окислительных средах 20Х23Н18 и 20Х23Н13;

ГС -1 – сварка тонколистных сталей, работающих в науглероженных средах, типа 20Х25Н20С2 , 45Х25Н20С2;

ОЗЛ-35 – сваркажаростойких сталей на никелевой основе, выдерживающих до 1200° С, типа ХН70Ю и ХН45Ю;

INOX B 25/20, E6018, AWS E505-15 - зарубежные аналоги для сварки жаропрочных хромоникелевых сталей.

В целом их можно сгруппировать по типам покрытия – основному, рутиловому и рутилово-основному. Рутиловое покрытие состоит в основном из диоксида титана в минеральной или искусственной форме. Расплавление происходит мелкими каплями, разбрызгивание минимальное, шов выходит аккуратным и тонким, а шлак легко очищается. Основной тип покрытия содержит в основном оксиды кальция, магния и определенную долю плавикового шпата. Формируется некоторая вялотекучесть сварной ванной, в связи с этим сварной шов формируется более выпуклыми и большими валиками. Электроды с этим покрытием хорошо подходят для сварки в любом положении.

При этом для стержня электрода используется высоколегированная сталь. Ее теплопроводность значительно ниже, а электрическое сопротивление значительно выше, что приводит к ее быстрому расплавлению. И на выходе мы получаем гораздо более высокий коэффициент наплавки, нежели у электродов для углеродистых и низколегированных сталей. Но при этом необходимо придерживаться достаточно низких значений сварочного тока, и использовать электроды небольшой длины. Иначе можно получить перегрев самого электрода, и неправильный характер расплавления последнего, вплоть до отпадения кусков от электрода.

Хорошие результаты при сварке жаростойких и жаропрочных сталей дает аргоно-дуговой сварка с неплавящимся вольфрамовым электродом. Достаточно широкое распространение получила также автоматическая сварка под флюсом с применением присадочной проволокой из легированной стали.

Электроды АНО-21

Состав сварочного электрода

По свариваемости стали подразделяют на четыре группы: первая группа - хорошо сваривающиеся; вторая группа - удовлетворительно сваривающиеся; третья группа - ограниченно сваривающиеся; четвертая группа - плохо сваривающиеся.

Основные признаки, характеризующие свариваемость сталей,- склонность к образованию трещин и механические свойства сварного соединения.

К первой группе относятся стали, сварка которых может быть выполнена по обычной технологии, т.е. без подогрева до сварки и в процессе сварки и без последующей термообработки. Однако применение термообработки для снятия внутренних напряжений не исключается.

Ко второй группе относят в основном стали, при сварке которых в нормальных производственных условиях трещин не образуется. В эту же группу входят стали, которые для предупреждения образования трещин нуждаются в предварительном нагреве, а также в предварительной и последующей термообработке.

К третьей группе относят стали, склонные в обычных условиях сварки к образованию трещин. При сварке их предварительно подвергают термообработке и подогревают. Кроме того, большинство сталей, входящих в эту группу, подвергают обработке после сварки.

К четвертой группе относят стали, наиболее трудно поддающиеся сварке и склонные к образованию трещин. Эти стали свариваются ограниченно, поэтому сварку их выполняют с обязательной предварительной термообработкой, с подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой.

Хорошо сваривающиеся углеродистые, низко- и среднелегированные стали. Условия сварки нормальные. Литые детали с большим объемом наплавленного металла рекомендуется варить с промежуточной термообработкой (отжиг или высокий отпуск по режиму термообработки для данной стали). Для конструкций, работающих под статической нагрузкой, термообработку после сварки не производят.

Для ответственных конструкций, работающих под динамическими нагрузками или при высокой температуре, термообработка производится в соответствии с техническими условиями. Детали с большим объемом наплавленного металла подлежат отжигу или высокому отпуску.

При сварке электродами Э42, Э42А, Э50, Э50А, Э55 (ГОСТ 9467 - 75) сварное соединение обрабатывают нормальным режущим инструментом.

Свариваемость сталей по маркам приведена в табл. 1.

Удовлетворительно сваривающиеся углеродистые, низко- и средне- легированные стали. Термообработка стали до сварки различна в зависимости от марки стали и конструкции деталей. Для отливок из стали 30Л и 35Л обязателен отжиг. Детали машин из проката или из поковок, не имеющие жестких контуров, могут подвергаться сварке в термически обработанном состоянии (закалка и отпуск).

Сварка на морозе не допускается. Сварку деталей с большим объемом наплавленного металла, а также сварку усилительных вкладышей рекомендуется производить с промежуточной термообработкой (отжиг или высокий отпуск). При заварке мелких раковин на деталях и элементах из углеродистой стали, содержащей углерода 0,35%, и при невозможности последующего отпуска завариваемую деталь подвергают местному подогреву.

Таблица 1. Свариваемость сталей

Свариваемость
Углеродистые, низко- или среднелегированные стали
		Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст1кп, БСт1сп, БСт2кп, БСт2пс, БСт2сп, БСтЗкп, БСтЗпс, БСтЗсп, БСт4кп, Ст4пс, БСт4сп
		О,8; 10, 15, 20, 25, 15Г, 20Г

		15Х, 20Х, 20ХГСЛ, 12ХН2, 12Х2Н4А, 15НМ
		10ХСНД (СХЛ-4)

Удовлетворительная		БСт5сп, БСт5сп, БСт5Гсп

		12Х2Н4А, 20ХН3А

		15ХСНД (СХЛ-1, НЛ-2)
Ограниченная		Ст6пс, Ст6сп, БСт6пс, БСт6сп

		35ХМ, З0ХГС, 35СГ, ЗЗХС, 20Х2Н4А

		40Л, 45Л, 50Л
		40Г, 45Г, 50Г, 60Г, 65Г, 70Г

		50ХГ, 50ХГА, 55С2, 55С2А, 65, 75, 85, 60С2, 60С2А


		У7, У6, У8Г, У9, У10, У11; У12, У13, У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А
Легированные стали
		0Х20Н14С2 (ЭИ732), Х23Н18 (ЭИ417), ОХ18Н10 (ОХ18Н9, ЭЯ0), Х18Н9Т (1Х18Н9Т, ЭЯ1Т)
Удовлетворительная		9Х14А, 12Х14А
Ограниченная		2Х18Н9 (ЭЯ2), Х18Н9 (1Х18Н9, ЭЯ1)

		Х12, Х12М, Х, 9Х, 7ХЗ, 8ХЗ, 9ХС, 4ХС. Ф, 8ХФ, В1, ЗХ2В8Ф, 4ХВ2С, 5ХВ2С, ХВГ, 9ХВГ, 6ХВГ, 5ХНВ, ХВ5, 5ХГМ, 6ХВ2С

Термообработка после сварки различна для разных марок стали.

Для отливок из стали 30Л и 35Л при заварке сквозных трещин и сварке усилительных вкладышей обязателен отжиг или высокий отпуск. При заварке мелких дефектов на углеродистой стали, содержащей углерода более 0,35%, для улучшения механических свойств и обрабатываемости термическую обработку ведут по режиму для данной стали. Для других сталей, сваренных в термически обработанном состоянии, обязателен отпуск с нагревом до температуры на 50 - 100°С ниже температуры отпуска стали. Для стали 27ГС, 20ХГС и других сталей, склонных к отпускной хрупкости, температура отпуска после сварки должна быть вне области температуры отпускной хрупкости.

Сварные соединения, выполненные электродами Э42, Э42А, Э50, Э50А, Э55, можно обрабатывать нормальным режущим инструментом при условии, если содержание углерода в углеродистой стали не превышает 0,35% и объем наплавленного металла не меньше 20х20х10 мм.

Металл, наплавленный электродами ЦЛ-2, ЦЛ-4 (ГОСТ 10052 - 62), обрабатывают твердосплавным инструментом.

Ограниченно сваривающиеся углеродистые низко- и среднелегированные стали. Для отливок из стали ЛХН2 и 50Л до сварки обязателен отжиг независимо от конфигурации отливки. Мелкие дефекты допускается заваривать в термически обработанном состоянии отливки. Для деталей машин из проката или из поковок, не имеющих особо жестких контуров и жестких узлов, допускается заварка в термически обработанном состоянии (закалка и отпуск).

Тепловой режим сварки следующий. Без предварительного подогрева, можно сваривать в случаях, когда сварные соединения не имеют жестких контуров, толщина металла не более 15 мм, температура окружающего воздуха не ниже 5°С, а сварные соединения имеют вспомогательный характер. Во всех других случаях обязателен предварительный подогрев до температуры 200°С.

Термообработка после сварки имеет следующие особенности.

При заварке крупных дефектов на деталях из стали ЛХН2 требуется термообработка по режиму для данной стали. После заварки мелких дефектов в термически обработанной отливке обязателен повторный отпуск по режиму для данной стали. Для всякой другой стали рассматриваемой группы, сваренной в термически обработанном состоянии, обязателен отпуск для снятия напряжений с нагревом до температуры на 50 - 100°С ниже температуры отпуска стали. Для стали 30ХГСА и других сталей, склонных к отпускной хрупкости, температура отпуска после сварки должна быть вне области отпускной хрупкости.

При сварке электродами Э42, Э42А, Э50, Э50А, Э55 сварные соединения обрабатываются без затруднении, если деталь подвергнута отпуску при температуре не ниже 550 - 650°С.

Плохо сваривающиеся углеродистые низко- и среднелегированные стали. Сталь перед сваркой должна быть отожжена. Независимо от толщины свариваемых элементов и типа сварного соединения сталь необходимо предварительно подогревать до температуры не ниже 200°С.

Термообработку после сварки производят по специальной инструкции в зависимости от марки стали и ее назначения.

Механическая обработка сварного соединения возможна только после отжига или высокого отпуска.

Хорошо сваривающиеся легированные стали. Термообработку до сварки не производят. При значительном наклепе металл необходимо закалить до температуры 1050 - 1100°С. Тепловой режим сварки нормальный. Термообработку после сварки не производят.

Механическая обработка сварных соединений ввиду высокой вязкости большинства сталей рассматриваемой группы затруднена.

Удовлетворительно сваривающиеся легированные стали. Рекомендуется до сварки применять отпуск при температуре 650 - 710°С с охлаждением на воздухе. Тепловой режим сварки нормальный.

На морозе сварка не допускается. Предварительный подогрев до 150 - 200°С необходим лишь при сварке элементов с толщиной стенок более 10 мм.

После сварки для снятия напряжений и снижения твердости околошовной зоны, особенно при сварке электродами из стали 0Х14А, рекомендуется заваренные детали подвергать отпуску при температуре 650 - 710°С с охлаждением деталей на воздухе.

При сварке электродами ЦЛ-2 и ЦЛ-4 термообработку производят по специальному режиму. Механическая обработка возможна только после термообработки по специальному режиму.

Ограниченно сваривающиеся легированные стали. Термообработка до сварки для различных сталей различна. Для сталей 18Х14А и СХНА обязателен отпуск при температуре 650 - 710°С с охлаждением на воздухе. Для других сталей рекомендуется закалка в воде от температуры 1050 - 1100°С.

При сварке для сталей 18Х14А, СХНА, Х25Н13Л обязателен предварительный подогрев до температуры 200 - 300°С. Стали 9Х19НА, Х18Н9 и 2Х18Н9 сваривают в нормальных условиях с минимальным разогревом и минимальной скоростью охлаждения металла шва и зоны термического влияния.

После сварки для снятия напряжений и понижения твердости металла сварного соединения детали из стали 18Х14А должны подвергаться отпуску при температуре 650 - 710°С. Для стали 9Х19НА, Х18Н9, 2Х18Н9 обязательна закалка в воде от температуры 1050- 1100°С.

Механическая обработка сварного соединения из стали 18Х14А возможна только после отпуска. Для всех других сталей обрабатываемость сварного соединения - на уровне основного металла.

Плохо сваривающиеся легированные стали . До сварки рекомендуется отпуск по определенным режимам для различных сталей.

Допускается сварка инструментальной стали в термически обработанном состоянии, если шов наплавляется не на режущую часть инструмента.

Для стали Г13Л обязательна закалка. При сварке обязателен предварительный подогрев до 200 - 300°С, за исключением сталей РФ18 и Р9, подогрев которых должен быть не ниже 600°С. Сварка стали Г1ЗЛ в состоянии закалки должна производиться без подогрева.

Термообработку после сварки выполняют по специальным инструкциям в зависимости от марки стали и назначения. Для стали Г1ЗЛ термообработка не требуется.

Свариваемость стали - характеристика, указывающая на возможность сварки металла с удовлетворительными механическими свойствами без образования трещин. Разделяют четыре группы свариваемости сталей :

хорошая свариваемость
удовлетворительная свариваемость
ограниченная свариваемость
плохая свариваемость

Как правило стали с низким содержание углерода обладают хорошей свариваемостью, с высоким содержанием углерода ограниченной или плохой.

Группа свариваемости 1 - хорошо свариваемые стали

Стали, относящиеся к 1 группе могут быть сварены без подогрева и без обязательной последующей термообработки, она применяется только в том случае, если необходимо снять внутренние напряжения металла после сварки.

К хорошо свариваемым относят стали Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, сталь 08, 10, 15, 20, стали 15Г, 15Х, 20Г, 20Х, 20ХГСА, 12ХН2, 12Х18Н9Т, 08Х18Н10 и многие другие малоуглеродистые марки сталей.

Группа свариваемости 2 - удовлетворительно свариваемые стали

Стали, которые относят ко 2 группе при сварке в нормальных условиях не склонны к образованию трещин на швах, а также стали которые нуждаются в предварительном подогреве и последующей термообработке для достижения удовлетворительных свойств сварного шва .

К сталям второй группы относят Ст4пс, Ст5Сп, сталь 30, 35,30Л, 35Л, 12Х2Н4А, 20ХН3А.

Группа свариваемости 3 - ограниченно свариваемые стали

Стали 3 группы склонны к образованию трещин на швах. Для предотвращения образования трещин стали 3 группы нагревают, а после сварки термообрабатывают.

К группе с ограниченной свариваемостью относят стали 40, 45, 50 Ст6пс, 17Х18Н9, 12Х18Н9, 20Х2Н4А 30ХМ, 30ХГС, 33ХС.

Группа свариваемости 4 - плохо свариваемые стали

Стали 4 группы свариваются трудно, на швах часто образуются трещины, их необходимо подогревать перед сваркой так в ее процессе. После сварки также требуется термообработка.

К 4 группе относят инструментальные нелегированные стали У7, У8, У8А, У8Г, У9, У10, У11, У12, 40Г, легированная конструкционная сталь 45Г, 50Г, 50Х, 50ХГ, 50ХГА, сталь 55Л, 65, 75, 85, 60Г, 65Г, 70Г, 55С2, 55СА, 60С2, 60 С2А, Х12, Х12М, 7Х3, 8Х3, ХВГ, ХВ4, 5ХГМ, 6ХВГ.

Таблица свариваемости сталей .

Свариваемость различных марок стали

Рассмотрим свариваемость самых распространенных марок стали.

Свариваемость стали 09г2с и Ст3

Стали Ст3 ГОСТ 380-94 и 09г2с ГОСТ 19281-89 относятся к группе 1, для их сварки не требуется нагрева. Сварной шов при соблюдении технологии не склонен к образованию трещин.

Свариваемость Сталей 10 и 20

Сталь 10 и сталь 20 ГОСТ 1050-88 относят к группе свариваемости 1. Детали, изготовленный из указанных марок стали хорошо свариваются без дополнительного подогрева.

Свариваемость Стали 45

Углеродистая сталь 45 ГОСТ 1050-88 относится к группе свариваемости 3. Для сварки эту сталь необходимо подогревать, а после сварки - подвергнуть термообработке.

Апрель 28, 2017

Классификация свариваемости сталей

Сталь – основной конструкционный материал , который представляет собой сплав железа с углеродом и разными примесями. Все элементы, которые входят в состав стальных изделий , оказывают влияние на ее характеристики (в частности, на свариваемость сталей).

Главным показателем свариваемости является углеродный эквивалент , который обозначается, как Сэкв. Данный условный коэффициент учитывает уровень воздействия на свойства сварного шва карбона, легирующих компонентов.

Факторы, влияющие на свариваемость сталей:

Толщина металлического образца
Объем вредных примесей
Условия окружающей среды
Вместимость углерода
Уровень легирования
Микроструктура

Основным параметром для информации является химический состав материала.

Группы свариваемости

Учитывая все, выше перечисленные критерии, свариваемость можно подразделить на группы с различными свойствами.

Классификация металлов по свариваемости:

Хорошая – коэффициент Сэкв составляет не менее 0,25 %– для изделий из низкоуглеродистых сталей, независимо от условий погоды, толщины изделия, предварительной подготовки.

Удовлетворительная – коэффициент Сэкв находится в пределах 0,25-0,35 %. Ограничения: по диаметру свариваемого изделия, условиям природной среды. Толщина материала допускается не более 2 см, температура воздуха должна быть не ниже минус 5 градусов, безветренную погоду.
Ограниченная – коэффициент Сэкв в пределах 0,350-0,45%. Для формирования высококачественного сварного соединения требуется предварительный подогрев материала. Эта процедура нужна для «плавного» аустенитного преобразования, создания устойчивых структур (бейнитные, ферритно-перлитные).
Плохая – коэффициент Сэкв порядка 45-ти % (стали 45). В данном случае невозможно обеспечить стабильность сварочного соединения без предварительного подогрева металлических кромок, термической обработки готовой конструкции . Для создания требуемой микроструктуры нужно дополнительно осуществлять подогревы, охлаждения.

Группы свариваемости предоставляют возможность понимать технологическую специфику сваривания железоуглеродистых сплавов конкретных марок.

Зависимо от категории, технологических параметров, свойства сварных соединений могут корректироваться последовательными температурными воздействиями. Термообработка может осуществляться несколькими способами: отпуск, закаливание, нормализация, отжиг. Наиболее востребованы закалка, отпуск. Подобные процедуры повышают твердость, соответственно прочность сварного соединения, предотвращают формирование трещин на материале, снимают напряжение. Показатель отпуска будет зависеть от желаемых характеристик материала.

Как влияют на свариваемость легирующие примеси?

Влияние главных легирующих элементов на свариваемость стали

Фосфор, сера – вредоносные примеси. Содержание данных химических элементов для низкоуглеродистых сталей 0,4-0,5%.

Углерод – важный компонент в составе сплавов, который определяет такие показатели, как закаливаемость, пластичность, прочность, другие свойства материала. Содержание углерода в пределах 0,25% не воздействует на качество сварки. Наличие более 0,25% данного хим. элемента способствует формированию закалочных соединений, зоны термического влияния, образуются трещины.

Медь. Содержание меди как примеси не более 0,3%, как добавки для низколегированных сталей – пределах 0,15-0,50%, как легирующего компонента – не более одного процента. Медь улучшает коррозионную стойкость металла, при этом не ухудшает показатели качества сваривания.

Марганец. Содержание марганца до одного процента не затрудняет сварочный процесс . Если марганца 1,8-2,5%, то не исключается образование закалочных структур, трещин, зоны термического влияния.

Кремний. Этот химический элемент присутствует в металле как примесь - 0,30 процентов. Такое количество кремния не влияет на показатель качества соединения металлов. При наличии кремния в пределах 0,8-1,5%, он выступает легирующим компонентом. В данном случае существует вероятность формирования тугоплавких оксидов, ухудшающих качество соединения металлов.

Никель, как и хром, присутствует в низкоуглеродистых сталях, его содержание составляет до 0,3%. В низколегированных металлах никеля может быть около 5%, высоколегированных – порядка 35 процентов. Химический компонент повышает пластичность, прочностные характеристики металла, повышает качество сварных соединений.

Хром. Количество данного компонента в низкоуглеродистых сталях ограничено до 0,3 процентов, его содержание в низколегированных металлах может быть в пределах 0,7-3,5%, легированных – 12-18 процентов, высоколегированных примерно 35%. В момент сваривания хром способствует формированию карбидов, значительно ухудшающих коррозионную устойчивость металла. Хром способствует формированию тугоплавких оксидов, которые негативно влияют на качество сварки.

Молибден. Наличие этого химического элемента в металле ограничено 0,8 процентами. Такое количество молибдена позитивно сказывается на прочностных характеристиках сплава, но в процессе сварки элемент выгорает, в результате чего на наплавленном участке изделия формируются трещины.

Ванадий. Содержание этого элемент в легированных сталях может составлять от 0,2 до 0,8 процентов. Ванадий способствует повышению пластичности, вязкости металла, улучшает его структуру, повышает показатель прокаливаемости.

Ниобий, титан. Данные химические компоненты содержатся в жаропрочных, коррозионно-стойких металлах, их концентрация составляет не более одного процента. Ниобий и титан понижают показатель чувствительности металлического сплава к межкристаллитной коррозии.

Итог

Свариваемость стали считается сравнительным показателем, зависящим от химического состава , физических характеристик, микроструктуры материала. При этом способность создавать высококачественные сварные соединения может корректироваться благодаря продуманному технологическому подходу, выполнения требований, предъявляемых к сварке, наличия современного спецоборудования.

В процессе сварки свойства сварных соединений должны соответствовать свойствам основного металла. Это соответствие оценивается характеристикой, называемой свариваемостью. Свариваемость – комплексная технологическая характеристика металлов и сплавов, выражающая их реакцию на процесс сварки.

Свариваемость – способность свариваемых металлов и металла шва образовывать сварное соединение , отвечающее конструктивным и эксплуатационным требованиям. Сварное соединение не должно иметь трещин и участков металла с пониженными пластическими свойствами. Появление трещин и снижение пластических свойств может привести к разрушению сварных соединений при эксплуатации.

Свариваемость – способность свариваемых металлов образовывать сварное соединение, отвечающее конструктивным и эксплуатационным требованиям

Если свариваемые металлы образуют сварное соединение, отвечающее конструктивным, технологическим и эксплуатационным требованиям, то они хорошо свариваются.

Различают физическую и технологическую свариваемость.

Физическая свариваемость – свойство материалов создавать монолитное сварное соединение с химической связью . Такой свариваемостью обладают все практически чистые металлы.

Технологическая свариваемость – технологическая характеристика стали, определяющая ее реакцию на воздействие процесса сварки и способность при этом образовывать сварное соединение с заданными эксплуатационными свойствами.

Количественным показателем свариваемости является эквивалентное содержание углерода, которое определяют согласно ГОСТ 27772-88 по формуле (3.2). В формуле доля влияния каждого легирующего элемента на свариваемость стали (процентное содержание каждого элемента умноженное на коэффициент, указанный в формуле) суммируется с процентом содержания углерода в свариваемой стали.

t – толщина свариваемого металла.

Если С э 0,25%, то трещины в околошовной зоне не возникают и свариваемость считают хорошей.

Если С э = 0,25?0,35%, то свариваемость удовлетворительная. Трещины могут возникнуть и во избежание их появления необходимо применить предварительный подогрев. Сварку без подогрева допускают при толщине металла до 10 мм .

Если С э = 0,35?0,4%, то свариваемость ограниченная.

Необходим предварительный и сопутствующий подогрев.

Если С э > 0,4%, то сталь не сваривается обычными методами сварки плавлением.

Все малоуглеродистые стали, в которых углерода менее 0,25%, хорошо свариваются. При этом обеспечивается равнопрочность сварного соединения, швы обладают достаточной стойкостью против образования трещин.

Низколегированные стали, применяемые в строительстве, также хорошо свариваются, обладают необходимой стойкостью к образованию трещин и имеют необходимые механические свойства сварных соединений после сварки.

При сварке термоупрочненных сталей происходит нарушение структуры металла, образовавшейся при термической обработке . Получение равнопрочного соединения при сварке таких сталей вызывает определенные трудности и требует специальных технологических приемов.

Для более точной оценки свариваемости используют комплекс показателей свариваемости. Значение каждого показателя, полученное при испытании сварного соединения сопоставляют с нормативным значением того же показателя

Показатели свариваемости определяют техническую пригодность сталей и сплавов к выполнению процесса сварки.

В указанный комплекс входят следующие основные показатели свариваемости:

сопротивляемость образованию горячих трещин (см. п 4.3.2);
сопротивляемость образованию холодных трещин (см. п 4.3.2);
чувствительность стали к тепловому воздействию сварки;
окисляемость стали при сварочном нагреве;
чувствительность к образованию пор;
прочность при статическом растяжении металла шва или сварного соединения в целом;
ударная вязкость металла шва или сварного соединения в целом;
стойкость против коррозии;
стойкость против искусственного старения.

Кроме того, в комплекс показателей входят химический анализ металла шва и околошовной зоны, а также анализ их макро и микроструктуры.

Если хотя бы один показатель свариваемости не удовлетворяет предъявленным требованиям, то металл считают обладающим плохой свариваемостью при данном способе сварки и принятой её технологии.

Следует отметить, что образованию горячих и холодных трещин более подвержены легированные и высоколегированные стали, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые стали. Стали, применяемые в строительстве, хорошо свариваются, обладают необходимой стойкостью к образованию горячих и холодных трещин и имеют необходимые механические свойства сварных соединений после сварки.

Стали, применяемые в строительстве, хорошо свариваются, без образования горячих и холодных трещин и имеют необходимые механические свойства сварных соединений после сварки.

Свариваемость - свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.

Свариваемость стали во многом зависит от степени легирования, структуры и содержания в ней углерода. Наибольшее влияние на свариваемость оказывает углерод. Чем выше его содержание в стали, тем больше вероятность образования холодных или горячих трещин, тем труднее обеспечить равнопрочность сварного соединения и основного металла.

Количественным показателем свариваемости стали является эквивалентное содержание углерода, определяемое по формуле

По свариваемости стали подразделяются на четыре группы, для которых характерна хорошая, удовлетворительная, ограниченная и плохая свариваемость.

Классификация основных марок сталей по свариваемости приведена в табл. 7.1.

Таблица 7.1
Классификация сталей по свариваемости

К первой группе относятся стали, у которых С экв не превышает 0,25 %. Их сваривают на любых режимах без подогрева и последующей термообработки. Качество сварных соединений высокое.

Во вторую группу входят стали с С экв в пределах 0,25...0,35 %. Для получения высококачественных сварных соединений этих сталей необходимо строго соблюдать оптимальные режимы сварки, применять специальные присадочные материалы и флюсы, а также тщательно подготавливать кромки к сварке. В некоторых случаях требуется предварительный подогрев до температуры 100...150°С с последующей термообработкой.

К третьей группе относятся стали, у которых значения Сэкв находятся в пределах 0,35...0,45 %. Их сварку выполняют с предварительным подогревом до температуры 250... 400 °С и последующим отпуском.

Четвертую группу составляют стали с С экв свыше 0,45 %. Стали этой группы свариваются очень трудно. Для их сварки необходим предварительный высокотемпературный, а в ряде случаев и сопутствующий подогрев с последующей термообработкой - высоким отпуском или нормализацией.

Контрольные вопросы

Сколько зон имеет ацетиленокислородное пламя?
Какой газ содержится в избытке в окислительном пламени?
Назовите вид пламени, применяемого при сварке изделий из чугуна.
Каким образом регулируют тепловую мощность пламени?
Почему зона, в которой осуществляется сварка, носит название восстановительной?
Какие химические элементы являются раскислителями?
Почему чрезмерный нагрев основного металла при сварке опасен?
Перечислите способы устранения деформаций при сварке.
Как количественно определяется свариваемость стали?
Какие стали обладают хорошей свариваемостью?

Под свариваемостью понимается способность стали данного химического состава давать при сварке тем или иным способом высококачественное сварное соединение без трещин, пор и прочих дефектов. От химического состава стали зависит ее структура и физические свойства , которые могут изменяться под влиянием нагрева и охлаждения металла при сварке. На свариваемость стали влияет содержание в ней углерода и легирующих элементов. Для предварительного суждения о свариваемости стали известного химического состава можно подсчитывать эквивалентное содержание углерода, пользуясь формулой

По признаку свариваемости все стали можно условно разделить на четыре группы:

1. Хорошо сваривающиеся у которых экв не более 0,25. Эти стали не дают трещин при сварке обычным способом, т. е. без предварительного и сопутствующего подогрева и последующей термообработки.

2. Удовлетворительно сваривающиеся, у которых С экв в пределах 0,25-0,35; они допускают сварку без появления трещин, только в нормальных производственных условиях, т. е. при окружающей температуре выше 0°С, отсутствии ветра и пр.

К этой же группе относят стали, нуждающиеся в предварительном подогреве или предварительной и последующей термообработке для предупреждения образования трещин при сварке в условиях, отличающихся от нормальных (при температуре ниже 0° С, ветре и др).

3. Ограниченно сваривающиеся, у которых С экв в пределах 0,35-0,45; они склонны к образованию трещин при сварке в обычных условиях. При сварке таких сталей необходима предварительная термообработка и подогрев. Большинство сталей этой группы подвергают термообработке и после сварки.

4. Плохо сваривающиеся, у которых С экв выше 0,45; такие стали склонны к образованию трещин при сварке.

Их можно соединять только с предварительной термообработкой, подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой. Для металла небольшой толщины предельное значение С экв можно повысить до 0,55. Температура предварительного подогрева для низколегированных сталей в зависимости от величины С экв принимается следующей:

Предварительный подогрев замедляет охлаждение и предохраняет от появления холодных трещин при сварке.

Свариваемость стали определяют также различными пробами. С помощью проб устанавливают, не появляется ли при сварке данной стали хрупких структур в металле шва и околошовной зоне, способствующих образованию трещин.

Наиболее простой является технологическая проба, при которой к листу из испытуемой стали приваривают втавр односторонним угловым швом прямоугольную пластину (рис. 127, а). После остывания на спокойном воздухе пластину сбивают молотком, разрушая шов со стороны его вершины. Если будут обнаружены следы ранее образовавшихся трещин или разрушений в виде вырывов основного металла вблизи шва, то сталь является ограниченно сваривающейся и требует предварительного подогрева и последующей термообработки.

Склонность к образованию холодных трещин более толстой стали можно проверять пробой по способу Кировского завода (рис. 127, б, виг). В середине квадратного (130x130 мм) образца делается выточка диаметром 80 мм. Толщина а оставшейся части образца равняется 2, 4, 6 мм. В выточку наплавляют один или два валика (см. рис. 127, виг), охлаждая донышко снаружи воздухом или водой. Если при наплавке валика и охлаждении водой образец не дает трещин, сталь считается хорошо сваривающейся. Если трещины появляются при охлаждении водой, но не возникают при охлаждении на воздухе, то сталь считается удовлетворительно сваривающейся. Сталь считается ограниченно сваривающейся, если

образец дает трещины и при охлаждении на воздухе. Такую сталь нужно сваривать с предварительным подогревом до 100-150° С.

Плохо сваривающейся считается сталь, образец которой дает трещины даже при предварительном подогреве до 100-150° С. Такая сталь требует при сварке предварительного подогрева до 300° С и выше.

Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2011.06.01

Выделяют довольно большое количество параметров, которые определяют основные свойства металла. Среди них выделяют показатель свариваемости. На сегодняшний день сварка стали проводится крайне часто. Подобный способ соединения металлов и других материалов характеризуется высокой эффективностью, так сварной шов может выдерживать большую нагрузку. При плохом показателе провести подобную работу сложно, в некоторых случаях даже невозможно. Все металлы разделяются на несколько групп, о чем далее поговорим подробнее.

Основные критерии, устанавливающие свариваемость

Оценивая свариваемость сталей, всегда уделяют внимание химическому составу металла. Некоторые химические элементы могут повысить этот показатель или снизить его. Углерод считается самым важным элементов, который определяет прочность и пластичность, степень закаливаемости и плавкость. Проведенные исследования указывают на то, что при концентрации этого элемента до 0,25% степень обрабатываемости не снижается. Увеличение количества углерода в составе приводит к образованию закалочных структур и появлению трещин.

К другим особенностям, которые касаются рассматриваемого вопроса, можно отнести нижеприведенные моменты:

Практически во всех металлах содержатся вредные примеси, которые могут снижать или повышать обрабатываемость сваркой.
Фосфор считается вредным веществом, при повышении концентрации появляется хладноломкость.
Сера становится причиной появления горячих трещин и появлению красноломкости.
Кремний присутствует практически во всех сталях, при концентрации 0,3% степень обрабатываемости не снижается. Однако, если увеличить его до 1% могут появится тугоплавкие оксиды, которые и снижают рассматриваемый показатель.
Процесс сварки не затрудняется в случае, если количество марганца не более 1%. Уже при 1,5% есть вероятность появления закалочной структуры и серьезных деформационных трещин в структуре.
Основным легирующим элементом считается хром. Он добавляется в состав для повышения коррозионной стойкости. При концентрации около 3,5% показатель свариваемости остается практически неизменным, но в легированных составах составляет 12%. При нагреве хром приводит к появлению карбида, который существенно снижает коррозионную стойкость и затрудняет процесс соединения материалов.
Никель также является основным легирующим элементом, концентрация которого достигает 35%. Это вещество способно повысить пластичность и прочность. Никель становится причиной улучшения основных свойств материала.
Молибден включается в состав в небольшом количестве. Он способствует повышению прочности за счет уменьшения зернистости структуры. Однако, на момент воздействия высокой температуры вещество начинает выгорать, за счет чего появляются трещины и другие дефекты.
В состав часто в качестве легирующего элемента добавляется медь. Ее концентрация составляет около 1%, за счет чего немного повышается коррозионная стойкость. Важной особенностью назовем то, что медь не ухудшает обработку сваркой.

В зависимости от особенностей структуры и химического состава материала все сплавы делятся на несколько групп. Только при учете подобной классификации можно выбрать наиболее подходящий сплав.

Хорошей обрабатываемостью обладают сплавы, в которых при нагреве не образуются трещины. По данной характеристике выделяют четыре основных группы:

Хорошая обрабатываемость сваркой определяет то, что сталь после термической обработки остается прочным и надежным. При этом создаваемый шов может выдерживать существенное механическое воздействие.
Удовлетворительная степень позволяет проводить обработку без предварительного подогрева. За счет этого существенно ускоряется процесс, а также снижаются затраты.
Ограниченно свариваемые стали сложны в обработке, сварку можно провести только при применении специального оборудования. Именно поэтому повышается себестоимость самого процесса.
Плохая податливость сварке не позволяет проводить рассматриваемую обработку, так как после получения шва могут появится трещины. Именно поэтому подобные материалы не могут использоваться для получения ответственных элементов.

Каждая группа характеризуется своими определенными особенностями, которые нужно учитывать. Сталь 20 относится к первой группе, в то время как распространенная сталь 45 обладает низкой податливостью к сварке.

Все группы свариваемости сталей характеризуются своими определенными особенностями. Среди них можно отметить следующие моменты:

Первая группа, которая характеризуется хорошей свариваемостью, может применяться при сварке без предварительного подогрева и последующей термической обработки шва. Отпуск выполняется для снижения напряжения в металле. Как правило, подобное свойство связано с низкой концентрацией углерода.
Вторая характеризуется тем, что склонна к образованию трещин и дефектов на швах. Именно поэтому рекомендуется проводить предварительный подогрев материала, а также последующую термическую обработку для снижения напряжений.
При ограниченном показателе сталь склонна к образованию трещин. Для того чтобы исключить вероятность появления трещин следует материал предварительно разогреть, после сварки в обязательном порядке проводится термообработка.
Последняя группа характеризуется тем, что в большинстве случаев на швах образуются трещины. При этом предварительный разогрев структуры не во многом решает проблему. После сварки обязательно проводится многоступенчатое улучшение.

Каждый сплав и металл относится к определенной группе. Кроме этого, степень свариваемости меняется после улучшения материала, к примеру, путем азотирования или закалки.

Как влияют на свариваемость легирующие примеси

Как ранее было отмечено, включение в состав большого количества легирующих элементов приводит к изменению основных характеристик. При этом отметим следующие моменты:

При низком показателе концентрации сталь лучше поддается сварке.
Некоторые химические вещества могут повысить рассматриваемый показатель, другие ухудшить.

Именно поэтому при выборе легированного сплава уделяется внимание не только типу легирующих элементов, но и их концентрации. Принятые стандарты ГОСТ определяют то, что при маркировке могут указывать основные химические вещества и их количество в составе.

Влияние содержания углерода на свариваемость стали

Во многом именно углерод определяет основные эксплуатационные характеристики сплава. Слишком высокая концентрация подобного химического вещества приводит к повышению твердости и прочности, но также и хрупкости. Кроме этого, в несколько раз снижается степень свариваемости. К другим особенностям отнесем следующие моменты:

Если в составе углерода не более 0,25%, то рассматриваемый показатель остается на достаточно высоком уровне.
Слишком большое количество углерода в составе приводит к тому, что металл после термического воздействия начинает менять свою структуру, за счет чего появляются трещины.

Стоит учитывать, что проводимая химикотермическая процедура может привести к снижению податливости к рассматриваемому способу соединения. Именно поэтому улучшение сплава проводится после создания конструкции путем обработки шва.

Свариваемость низкоуглеродистых сталей

Низкоуглеродистые сплавы хорошо подаются свариванию. При этом можно отметить следующие моменты:

В подобных сплава концентрация углерода менее 0,25%. Этот показатель свойственен сплавам, которые имеют повышенную гибкость и относительно невысокую твердость поверхностного слоя. Кроме этого, снижается значение хрупкости. Поэтому низкоуглеродистые стали часто используют при создании листовых заготовок. При добавлении небольшого количество легирующих элементов может быть повышена коррозионная стойкость.
Для повышения основных характеристик в состав могут добавлять различные легированные элементы, но в небольшом количестве. Примером можно назвать марганец и никель, а также титан.

Как правило, подобные металлы не нужно перед обработкой подвергать подогреву, а после проведения процедура закалка или отпуск выполняется только для при необходимости.

Свариваемость закаленной стали

Распространенной термической обработкой можно назвать закалку. Она предусматривает воздействие высокой температуры, которая может изменить структуру материала. После охлаждения происходит перестроение структуры, за счет чего происходит упрочнение структуры и повышение твердости поверхностного слоя. К другим особенностям отнесем следующие моменты:

Закалка предусматривает увеличение концентрации углерода в поверхностном слое. Именно поэтому степень свариваемости существенно снижается.
Подогрев заготовки проводится для того, чтобы упростить проводимую работу. Для этого может использоваться газовая грелка или иной источник тепла.

Закаленная сталь сложна в обработке. Кроме этого, если ранее не проводился отпуск в структуре может быть переизбыток напряжения, что и приводит к появлению трещин.

Повторная обработка швов может не привести к повышению их прочности.

В заключение отметим, что хорошей податливость сварке обладают металлы из различных групп. Примером можно назвать некоторые нержавейки, которые даже после воздействия тепла обладают коррозионной устойчивостью. Именно поэтому для сварочных работ рекомендуется выбирать материал, который характеризуется хорошей обрабатываемостью.