Технология газовой сварки легированных сталей

Классификация стали по химическому составу

Сталями называют сплавы железа с углеродом, содер­жащие менее 2 % С. По химическому составу различают, стали уг­леродистые и легированные. Содержание углерода в конструкци­онных углеродистых сталях составляет 0,06… 0,9 %. Углерод — основной легирующий элемент сталей этой группы и определяет их механические свойства и свариваемость. По качественному при­знаку различают углеродистые стали обыкновенные (Ст0— Ст7) и качественные (сталь 10, сталь 20 и т.д).

Обыкновенные стали разделены на три группы по каче­ству. В сталях группы А регламентируются механические свойства, в группе Б — химический состав, в группе В — химический состав и механические свойства.

По степени раскисления обыкновенные стали, могут быть:

  • кипящими (обозначение кп), раскисляемыми при выплавке только марганцем, с повышенным содержанием серы и фосфора и содержанием кремния менее 0,07 %;
  • спокойными (обозначение — сп), раскисленными марганцем, кремнием и алюминием, с содержанием кремния ОД2%;
  • полуспокойными (обозначение — пс), раскисляемыми мар­ганцем и алюминием.

Примером низкоуглеродистой стали обыкновенного качества, широко используемой в сварных конструкциях, служит сталь ВСтЗсп, содержащая 0,14…0,22 % С, 0,40…0,65 % Мn, ОД2..ДЗО % 51, с пределом прочности σв = 380…490 МПа и относительным удлинением б = 23 …26 %.

Качественные стали, имеют в составе до 0,8 % Mn и пони­женное содержание вредных примесей (серы, фосфора) и регла­ментированы по химическому составу и механическим свойствам. В качестве примера углеродистой качественной стали можно на­звать сталь 20, содержащую 0,17…0,24% С, 0,35…0,65 % Mn, 0,17…0,37% Si с пределом прочности σв = 420 МПа и относи­тельным удлинением 5 = 26 %.

В зависимости от содержания углерода конструкционные угле­родистые стали подразделяют на низкоуглеродистые (С < 0,25 %), среднеуглеродистые (С = 0,26…0,45%) и высокоуглеродистые (С = 0,46…0,75%).

Легированными называют стали, содержащие специаль­но введенные элементы для придания стали определенных структуры и свойств. В зависимости от содержания легирующих эле­ментов легированные конструкционные стали, разделяют на сле­дующие группы:                                         —

  • низколегированные, в которых содержание одного легирую­щего элемента не превышает 2 %, а суммарное содержание леги­рующих элементов менее 2,5…4%;
  • среднелегированные, в которых содержание одного легирую­щего элемента составляет 2…5 % при суммарном содержании до 10%;
  • высоколегированные, в которых содержание одного легирую­щего элемента более 5%, а’суммарное содержание легирующих элементов более 10 %.

В зависимости от структуры различают стали перлитного, мартенситного, аустенитного, ферритного и промежуточных классе г Класс стали определяют по структуре, образующейся в ней после проведения термической обработки, называемой нормализа­цией, — нагрева до температуры выше Ас3 и последующего ох­лаждения на воздухе.

В зависимости от вводимых в сталь легирующих элементов различают стали марганцовистые, кремниймарганцовистые, хромистые, хромоникелевые, хромомолибденованадиевые и т.д.

По назначению различают конструкционные стали повыше :-ной прочности, жаропрочные, жаростойкие, коррозионностойкие и пр.

Свариваемость углеродистых сталей, свариваемость легированных сталей

Свариваемость углеродистых сталей. Сплавы железа (Fе) и углерода (С), в которых процентное содержание углерода не превышает 2,14 % называются углеродистыми сталями. Углерод оказывает сильное влияние на свойства сталей.

Наличие других химических элементов в сплаве обусловлено:

  • Для марганца (Mn) технологическими особенностями производства;
  • для кремния (Si) — необходимостью устранений вредных включений закиси железа FeO и FeS вокруг оторочки сернистого железа, начиная с 985 *С, происходит оплавление, что ведет к снижению технологической прочности сварного шва; Температура плавления МnS составляет 1620оС, кроме того это соединение пластично;
  • для группы элементов — серы (S), фосфора (Р), азота (N), водорода (Н) — невозможностью их полного удаления из металла;
  • для хрома (Сг), никеля (Ni), меди (Си) —- случайными причинами попада­ния в сплав.

Углеродистые стали представляют собой сплав Fе-С. До 95% аппаратуры, оборудования и прочих технических устройств изготавливают из этих сталей.

В отечественной промышленности наиболее широко применяются стали с со­держанием углерода до 0,22%, гораздо реже от 0,22 до 0,3%.

Структурно-фазовые превращения углеродистых сталей определяются диа­граммой состояния Ре-С. В нормализованном состоянии стали имеют ферри-то-перлитную структуру. С точки зрения кинетики распада аустенита, в углероди­стых сталях происходит превращение аустенита в перлит (второе основное превращение).

В зависимости от температуры охлаждения, степени переохлаждения, скоро­сти охлаждения феррито-цементитной смеси получается различной степени дис­персионный перлит, сорбит, бейнит, троостит.

Свариваемость легированных сталей

К низколегированным относятся, стали, содержащие в своем составе до 2% легирующих химических элемен­тов каждого в отдельности и до 5% суммарно (Мп, 51, Сг, N1). Содержание углеро­да, как и в углеродистых сталях не превышает 0,22%, Содержание S и Р в низко-лесированных сталях такое же как в качественных сталях.

При сварке, кинетика распада аустенита такая же, как и углеродистых сталей. При охлаждении на воздухе получается феррито-перлитная структура. Поэтому низколегированные стали повышенной прочности относят к хорошо свариваемым сталям.

Однако легирующие элементы существенно снижают критическую скорость охлаждения. При содержании в верхнем пределе и при высоких скоростях охлаж­дения возможно подавление перлитного превращения и появления промежуточ­ных и закалочных структур.

При уменьшении погонной энергии сварки и увеличении интенсивности охлаждения в металле сварного шва и зоне термического влияния возрастает вероятность распада аустенита с образованием закалочных структур. При этом будет увеличиваться вероятность образования холодных трещин и склонность к охрупчиванию.

При повышенных погонных энергиях наблюдается рост зерна аустенита и образуется грубозернистая феррито-перлиттная структура с пониженной ударной вязкостью.

Выбор тепловых режимов в основном преследует цель недопущения холодных трещин. Одним из самых технологических средств, снижающих вероятность появления трещин, является подогрев. Температура подогрева определяется в зависимости от эквивалента углерода и толщины свариваемого металла. Необходимая температура подогрева возрастает с увеличение легированности стали и толщины свариваемого металла.

Технология газовой сварки легированных сталей

Сварка пластин в стык – технологический процесс:

  1. Собрать пластины в стык с разделкой кромок Рис 1.
Сварка пластин в стык
Сварка пластин в стык
  1. Подогреть пластины до 150 – 200 оС при содержании хрома в стали до 14% и до 200–250 при содержании хрома в стали более 14%.
  2. Приготовить флюс следующего состава: борная кислота 55%, оксид кремния 10%, ферро-марганец 10%, феррохрома 10%, и по 5% ферротитана, титановой руды и плавкого шпата. Развести полученную смесь в воде до пастообразного состояния.
  3. Нанести кисточкой флюс на поверхность кромок с двух сторон шва Рис 2.
Нанесение флюса на поверхность кромок
Нанесение флюса на поверхность кромок
  1. Подобрать мощность пламени, марку и диаметр присадочного металла в зависимости от толщины пластины.
  2. Сварить пластины правым способом в один слой. На максимальной скорости без перерывов и задержек пламени на одном месте.
  3. После сварки рекомендуется термообработка. Для стали 1Х13 выполняется закалка с нагревом до 1050оС, охлаждением на воздухе и отпуском при температуре 500оС.

Вывод: Выполняя практическую работу, мы изучили технологию газовой сварки легированных сталей.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector