Stålsvetsbarhet: klassificering. Svetsbarhetsgrupper av stål

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-02 14:03

Stål är det huvudsakliga konstruktionsmaterialet. Det är en järn-kol-legering som innehåller olika föroreningar. Alla komponenter som ingår i dess sammansättning påverkar götets egenskaper. En av de tekniska egenskaperna hos metaller är förmågan att bilda svetsfogar av hög kvalitet.

Faktorer som bestämmer stålets svetsbarhet

Utvärdering av stålets svetsbarhet görs av värdet på huvudindikatorn - kolekvivalenten till С_{equiv. Detta är en villkorlig koefficient som tar hänsyn till graden av påverkan av kolinnehållet och de viktigaste legeringselementen på svetsens egenskaper.}

Följande faktorer påverkar stålets svetsbarhet:

1. Kolinnehåll.
2. Närvaro av skadliga föroreningar.
3. Dopinggrad.
4. Mikrostrukturvy.
5. Miljöförhållanden.
6. Metalltjocklek.

Den mest informativa parametern är den kemiska sammansättningen.

Distribution av stål efter svetsbarhetsgrupper

Med reservation föralla dessa faktorer har stålets svetsbarhet olika egenskaper.

Klassificering av stål efter svetsbarhet.

• Bra (när С_{eq≧0, 25%): för lågkolh altiga ståldelar; beror inte på produktens tjocklek, väderförhållanden, tillgång till förberedande arbete.}
• Tillfredsställande (0,25%≦С_{eq≦0,35%): det finns restriktioner för miljöförhållanden och diametern på den svetsade strukturen (lufttemperatur upp till -5, i lugn och ro väder, tjocklek upp till 20 mm).}
• Limited (0,35%≦C_{eq≦0,45%): Förvärmning krävs för att bilda en kvalitetssöm. Det främjar "släta" austenitiska transformationer, bildandet av stabila strukturer (ferritisk-pearlitisk, bainitisk).}
• Bad (С_{eq≧0, 45%): bildandet av en mekaniskt stabil svetsfog är omöjlig utan föregående temperaturberedning av metallkanterna, såväl som efterföljande värmebehandling av den svetsade strukturen. Ytterligare uppvärmning och jämn kylning krävs för att bilda den önskade mikrostrukturen.}

Stålsvetsbarhetsgrupper gör det enkelt att navigera i de tekniska egenskaperna hos svetsning av specifika kvaliteter av järn-kollegeringar.

Värmebehandling

Beroende på gruppen av svetsbarhet av stål och motsvarande tekniska egenskaper, kan egenskaperna hos svetsfogen justeras med hjälp av successiva temperatureffekter. Det finns fyra huvudmetoder för värmebehandling: härdning, härdning,glödgning och normalisering.

De vanligaste är härdning och härdning för hårdhet och samtidig styrka av svetsen, avspänningsavlastning, sprickförebyggande. Graden av härdning beror på materialet och önskade egenskaper.

Värmebehandling av metallkonstruktioner under förberedande arbeten utförs:

• glödgning - för att avlasta metallen, vilket säkerställer dess mjukhet och smidighet;
• förvärmd för att minimera temperaturskillnaden.

Rationell hantering av temperaturpåverkan tillåter:

• förbered delen för arbete (avlasta alla inre spänningar genom att slipa korn);
• minska temperaturskillnader på kall metall;
• förbättra kvaliteten på det svetsade föremålet genom att termiskt korrigera mikrostrukturen.

Korrigering av egenskaper genom temperaturskillnader kan vara lokal eller generell. Kantuppvärmning utförs med gas- eller ljusbågsutrustning. Specialugnar används för att värma upp hela delen och kyla den smidigt.

Inflytande av mikrostruktur på fastigheter

Kärnan i värmebehandlingsprocesser är baserad på strukturella omvandlingar inuti götet och deras effekt på den stelnade metallen. Så när den värms upp till en temperatur på 727 ˚C är den en blandad granulär austenitisk struktur. Kylningsmetoden avgör omvandlings alternativen:

1. Inuti ugnen (hastighet 1˚C/min) - perlitstrukturer bildas med en hårdhet på cirka 200 HB (Brinell-hårdhet).
2. Påluft (10˚С/min) – sorbitol (ferrit-perlitkorn), hårdhet 300 HB.
3. Oilja (100˚C/min) – troostit (ferrit-cementitmikrostruktur), 400 HB.
4. Vatten (1000˚C/min) – martensit: hård (600 HB) men spröd nålformig struktur.

Svetsfogen måste ha tillräcklig hårdhet, hållfasthet, kvalitetsindikatorer för plasticitet, så sömmens martensitiska egenskaper är inte acceptabla. Lågkolh altiga legeringar har en ferritisk, ferrit-perlitisk, ferrit-austenitisk struktur. Mellankol och medellegerade stål - perlitiskt. Högkolh altigt och höglegerat - martensitisk eller troostit, vilket är viktigt att få till en ferritisk-austenitisk form.

Svetsning av mjukt stål

Svetsbarheten hos kolstål bestäms av mängden kol och föroreningar. De kan brinna ut, förvandlas till gasformiga former och ger en sömporositet av låg kvalitet. Svavel och fosfor kan koncentreras vid kanterna av kornen, vilket ökar strukturens bräcklighet. Svetsning är det enklaste, men kräver ett individuellt tillvägagångssätt.

Vanligt kvalitetskolstål delas in i tre grupper: A, B och C. Svetsarbeten utförs med metall i grupp C.

Svetsbarhet av stålsorter VST1 - VST4, i enlighet med GOST 380-94, kännetecknas av frånvaron av restriktioner och ytterligare krav. Svetsning av delar med en diameter på upp till 40 mm sker utan uppvärmning. Möjliga indikatorer i betyg: G - högt innehåll av mangan; kp, ps, cn - "kokande", "halvlugnt", "lugnt"respektive.

Lågkolh altigt kvalitetsstål representeras av kvaliteter med beteckningen hundradelar kol, som anger graden av deoxidation och manganinnehåll (GOST 1050-88): stål 10 (även 10kp, 10ps, 10G), 15 (även 15kp, 15ps, 15G), 20 (även 20kp, 20ps, 20G).

För att säkerställa en kvalitetssvets är det nödvändigt att utföra processen för mättning av svetsbadet med kol C och mangan Mn.

Svetsmetoder:

1. Manuell ljusbåge med speciella, initi alt brända elektroder, med en diameter på 2 till 5 mm. Typer: E38 (för medelstyrka), E42, E46 (för god hållfasthet upp till 420 MPa), E42A, E46A (för hög hållfasthet av komplexa strukturer och deras drift under speciella förhållanden). Svetsning med OMM-5 och UONI 13/45 stavar utförs under inverkan av likström. Arbete med elektroderna TsM-7, OMA-2, SM-11 utförs med en ström av valfri karaktär.
2. Gasvetsning. Oftast oönskat, men möjligt. Den utförs med hjälp av fylltråd Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08GS. Tunn lågkolmetall (d 8mm) svetsas på vänster sätt, tjock (d 8mm) - på rätt sätt. Brister i sömmens egenskaper kan avlägsnas genom normalisering eller glödgning.

Svetsning av lågkolh altiga stål utförs utan ytterligare uppvärmning. För detaljer om ett enkelt formulär finns det inga begränsningar. Det är viktigt att skydda volymetriska och gallerstrukturer från vinden. Det är önskvärt att svetsa komplexa föremål i en verkstad vid en temperatur som inte är lägre än 5˚С.

För kvaliteterna VST1 - VST4, stål 10 - stål 20 - är svetsbarheten praktiskt taget brautan begränsningar, vilket kräver ett individuellt standardval av svetsmetod, elektrodtyp och strömegenskaper.

Medel- och högkolh altiga konstruktionsstål

Mättnad av legeringen med kol minskar dess förmåga att bilda bra föreningar. I processen med termiska effekter av en båge eller en gaslåga ackumuleras svavel längs kanterna på kornen, vilket leder till röd sprödhet, fosfor till kall sprödhet. Oftast svetsas material legerade med mangan.

Detta inkluderar konstruktionsstål av vanlig kvalitet VSt4, VSt5 (GOST 380-94), högkvalitativa 25, 25G, 30, 30G, 35, 35G, 40, 45G (GOST 1050-88) av olika metallurgisk produktion.

Käran i arbetet är att minska mängden kol i svetsbadet, mätta metallen i den med kisel och mangan och säkerställa optimal teknik. Samtidigt är det viktigt att förhindra alltför stora kolförluster, vilket kan leda till destabilisering av mekaniska egenskaper.

Funktioner för svetsning med medelhögt och högt kolstål:

1. Initial kantuppvärmning upp till 100-200˚С för bredd upp till 150 mm. Endast kvaliteterna Vst4 och stål 25 svetsas utan extra uppvärmning. För medelkolstål med tillfredsställande svetsbarhet utförs full normalisering innan arbetet påbörjas. Förglödgning krävs för stål med hög kolh alt.
2. Bågsvetsning utförs med belagda kalcinerade elektroder, i storlek från 3 till 6 mm (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7), under likström. möjligt att arbeta iflussmedel eller skyddsgaser (CO_{2, argon).}
3. Gasvetsning utförs med en uppkolande låga, vänsterhandsmetod, med förvärmning till en temperatur på 200˚C, med en jämn låg strömförsörjning av acetylen.
4. Obligatorisk värmebehandling av delar: härdning och härdning eller separat härdning för att minimera inre spänningar, förhindra sprickbildning, mjuka upp härdade martensitiska och troostitstrukturer.
5. Kontaktpunktsvetsning utförs utan begränsning.

Således svetsas konstruktionsstål med medellång och hög kolh alt praktiskt taget utan begränsningar, vid en yttre temperatur på minst 5˚С. Vid lägre temperaturer är första förvärmning och högkvalitativ värmebehandling obligatoriska.

Svetsning av låglegerade stål

Legerade stål är stål som mättas med olika metaller under smältning för att få önskade egenskaper. Nästan alla av dem har en positiv effekt på hårdhet och styrka. Krom och nickel ingår i värmebeständiga och rostfria legeringar. Vanadin och kisel ger elasticitet, används som material för tillverkning av fjädrar och fjädrar. Molybden, mangan, titan ökar slitstyrkan, volfram - röd hårdhet. Samtidigt, som positivt påverkar delars egenskaper, försämrar de stålets svetsbarhet. Dessutom ökar härdningsgraden och bildandet av martensitiska strukturer, inre spänningar och risken för sprickbildning i sömmarna.

Svetsbarheten hos legerade stål bestäms också av deraskemisk sammansättning.

Låglegerade lågkolh altiga stål 2GS, 14G2, 15G, 20G (GOST 4543-71), 15HSND, 16G2AF (GOST 19281-89) är välsvetsade. Under standardförhållanden kräver de inte ytterligare uppvärmning och värmebehandling i slutet av processerna. Vissa begränsningar finns dock fortfarande:

• Sm alt område av tillåtna termiska förhållanden.
• Arbetet bör utföras vid en temperatur som inte är lägre än -10˚С (vid förhållanden med lägre atmosfäriska temperaturer, men inte lägre än -25˚С, tillämpa förvärmning upp till 200˚С).

Möjliga sätt:

• Elbågsvetsning med likström 40 till 50 A, elektroder E55, E50A, E44A.
• Automatisk nedsänkt bågsvetsning med hjälp av tillsatstråd Sv-08GA, Sv-10GA.

Svetsbarheten för stål 09G2S, 10G2S1 är också bra, kraven och möjliga implementeringsmetoder är desamma som för legeringar 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15KhSND, 16G2AF. En viktig egenskap hos legeringar 09G2S, 10G2S1 är frånvaron av behovet av att förbereda kanter för delar med en diameter på upp till 4 cm.

Svetsning av medellegerade stål

Medellegerade stål 20KhGSA, 25KhGSA, 35KhGSA (GOST 4543-71) ger mer betydande motstånd mot bildandet av lösa sömmar. De tillhör gruppen med tillfredsställande svetsbarhet. De kräver förvärmning till temperaturer på 150-200˚С, flerskiktssvetsar, härdning och anlöpning efter avslutad svetsning. Alternativ:

• Ström och elektroddiameter vid svetsning med en ljusbågeväljs strikt beroende på metallens tjocklek, med hänsyn till det faktum att tunnare kanter är mer härdade under arbetet. Så, med en produktdiameter på 2-3 mm, bör strömvärdet vara inom 50-90 A. Med en kanttjocklek på 7-10 mm ökar likströmmen med omvänd polaritet till 200 A med elektroder 4-6 mm. Stavar med cellulosa- eller kalciumfluoridskyddande beläggningar (Sv-18KhGSA, Sv-18KhMA) används.
• När man arbetar i en skyddande gasmiljö CO_{2 är det nödvändigt att använda tråd Sv-08G2S, Sv-10G2, Sv-10GSMT, Sv-08Kh3G2SM med en diameter på upp till till 2 mm.}

Argonbågsmetoden eller nedsänkt bågsvetsning används ofta för dessa material.

Värmebeständigt och höghållfast stål

Svetsning med värmebeständiga järn-kol-legeringar 12MX, 12X1M1F, 25X2M1F, 15X5VF måste utföras med förvärmning till temperaturer på 300-450˚С, med sluthärdning och hög anlöpning.

• Elektrisk bågsvetsning i kaskadform för att designa en flerskiktssöm, med hjälp av kalcinerade belagda elektroder UONII 13 / 45MH, TML-3, TsL-30-63, TsL-39.
• Gasvetsning med acetylentillförsel 100 dm3/mm med tillsatsmaterial Sv-08KhMFA, Sv-18KhMA. Röranslutningen utförs med den tidigare gasuppvärmningen av hela skarven.

Vid svetsning av medellegerade höghållfasta material 14Kh2GM, 14Kh2GMRB är det viktigt att följa samma regler som för värmebeständiga stål, med hänsyn till några nyanser:

• Grundlig rengöringkanter och användning av stift.
• Högtemperaturglödgning av elektroden (upp till 450˚C).
• Förvärm upp till 150˚C för delar som är över 2 cm tjocka.
• Långsam sömkylning.

Höglegerade stål

Användningen av en speciell teknik är nödvändig vid svetsning av höglegerade stål. Dessa inkluderar ett stort utbud av rostfria, värmebeständiga och värmebeständiga legeringar, några av dem: 09Kh16N4B, 15Kh12VNMF, 10Kh13SYu, 08Kh17N5MZ, 08Kh18G8N2T, 03Kh16N4B, 715MA9N. Svetsbarhet av stål (GOST 5632-72) tillhör den fjärde gruppen.

Svetsbarhetsegenskaper med hög kolh alt av höglegerat stål:

1. Det är nödvändigt att minska strömstyrkan med i genomsnitt 10-20 % på grund av deras låga värmeledningsförmåga.
2. Svetsning bör utföras med ett mellanrum, elektroder upp till 2 mm i storlek.
3. Minska innehållet av fosfor, bly, svavel, antimon, öka mängden molybden, vanadin, volfram genom att använda specialbelagda stavar.
4. Behovet av att bilda en blandad svetsmikrostruktur (austenit + ferrit). Detta säkerställer duktiliteten hos den avsatta metallen och minimering av inre spänningar.
5. Obligatorisk kantuppvärmning på tröskeln till svetsning. Temperaturen väljs i intervallet från 100 till 300˚С, beroende på strukturernas mikrostruktur.
6. Valet av belagda elektroder vid bågsvetsning bestäms av typen av korn, egenskaper och arbetsförhållanden för delarna: för austenitiskt stål 12X18H9: UONII 13 / NZh, OZL-7, OZL-14 med Sv-06Kh19N9T beläggningar,Sv-02X19H9; för martensitiskt stål 20Kh17N2: UONII 10Kh17T, AN-V-10 belagd med Sv-08Kh17T; för austenitiskt-ferritiskt stål 12Kh21N5T: TsL-33 belagd med Sv-08Kh11V2MF.
7. Vid gassvetsning bör tillförseln av acetylen motsvara värdet 70-75 dm3/mm, tillsatstråden som används är Sv-02Kh19N9T, Sv-08Kh19N10B.
8. Nedsänkta bågeoperationer är möjliga med NZh-8.

Ståls svetsbarhet är en relativ parameter. Det beror på metallens kemiska sammansättning, dess mikrostruktur och fysikaliska egenskaper. Samtidigt kan förmågan att bilda fogar av hög kvalitet justeras med hjälp av ett genomtänkt tekniskt förhållningssätt, specialutrustning och arbetsförhållanden.