Stålsvejsbarhed: klassificering. Svejsbarhedsgrupper af stål

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-02 13:52

Stål er det vigtigste strukturelle materiale. Det er en jern-carbon-legering, der indeholder forskellige urenheder. Alle komponenter inkluderet i dens sammensætning påvirker barrens egenskaber. En af de teknologiske egenskaber ved metaller er evnen til at danne svejsede samlinger af høj kvalitet.

Faktorer, der bestemmer stålets svejsbarhed

Evaluering af ståls svejsbarhed foretages ud fra værdien af hovedindikatoren - kulstofækvivalenten til С_{equiv. Dette er en betinget koefficient, der tager højde for graden af indflydelse af kulstofindholdet og de vigtigste legeringselementer på svejsningens karakteristika.}

Følgende faktorer påvirker svejsbarheden af stål:

1. Carbonindhold.
2. Tilstedeværelse af skadelige urenheder.
3. Dopinggrad.
4. Mikrostrukturvisning.
5. Miljøforhold.
6. Met altykkelse.

Den mest informative parameter er den kemiske sammensætning.

Fordeling af stål efter svejsbarhedsgrupper

Med forbehold foralle disse faktorer har svejsbarheden af stål forskellige egenskaber.

Klassificering af stål efter svejsbarhed.

• God (når С_{eq≧0, 25%): til dele med lavt kulstofindhold; afhænger ikke af produktets tykkelse, vejrforhold, tilgængeligheden af forberedende arbejde.}
• Tilfredsstillende (0,25%≦С_{eq≦0,35%): der er restriktioner på miljøforhold og diameteren af den svejste struktur (lufttemperatur op til -5, i ro vejr, tykkelse op til 20 mm).}
• Limited (0,35%≦C_{eq≦0,45%): Forvarmning er påkrævet for at danne en kvalitetssøm. Det fremmer "glatte" austenitiske transformationer, dannelsen af stabile strukturer (ferritisk-perlitisk, bainitisk).}
• Dårlig (С_{eq≧0, 45%): dannelse af en mekanisk stabil svejsning er umulig uden forudgående temperaturforberedelse af metalkanterne samt efterfølgende varmebehandling af den svejste struktur. Yderligere opvarmning og jævn afkøling er påkrævet for at danne den ønskede mikrostruktur.}

Stålsvejsbarhedsgrupper gør det nemt at navigere i de teknologiske funktioner ved svejsning af specifikke kvaliteter af jern-carbon-legeringer.

Varmebehandling

Afhængig af gruppen af svejsbarhed af stål og de tilsvarende teknologiske egenskaber, kan egenskaberne af den svejste samling justeres ved hjælp af successive temperatureffekter. Der er 4 hovedmetoder til varmebehandling: hærdning, temperering,udglødning og normalisering.

De mest almindelige er bratkøling og hærdning for hårdhed og samtidig styrke af svejsningen, spændingsaflastning, revneforebyggelse. Graden af hærdning afhænger af materialet og ønskede egenskaber.

Varmebehandling af metalkonstruktioner under forberedende arbejde udføres:

• udglødning - for at lindre stress inde i metallet, hvilket sikrer dets blødhed og smidighed;
• forvarmet for at minimere temperaturforskellen.

Rationel styring af temperaturpåvirkninger tillader:

• forbered delen til arbejde (aflast alle indre spændinger ved at slibe korn);
• reducer temperaturforskelle på koldt metal;
• forbedre kvaliteten af det svejsede objekt ved at termisk korrigere mikrostrukturen.

Korrektion af egenskaber ved temperaturforskelle kan være lokal eller generel. Kantopvarmning udføres ved hjælp af gas- eller lysbueudstyr. Der bruges specielle ovne til at opvarme hele delen og jævnt afkøle den.

Mikrostrukturs indflydelse på ejendomme

Essensen af varmebehandlingsprocesser er baseret på strukturelle transformationer inde i barren og deres effekt på det størknede metal. Så når det opvarmes til en temperatur på 727 ˚C, er det en blandet granulær austenitisk struktur. Kølemetoden bestemmer transformationsmulighederne:

1. Inde i ovnen (hastighed 1˚C/min) - perlitstrukturer dannes med en hårdhed på omkring 200 HB (Brinell hårdhed).
2. Tilluft (10˚С/min) – sorbitol (ferrit-perlitkorn), hårdhed 300 HB.
3. Olie (100˚C/min) – troostit (ferrit-cementit-mikrostruktur), 400 HB.
4. Vand (1000˚C/min) – martensit: hård (600 HB), men skør nåleformet struktur.

Svejsesamlingen skal have tilstrækkelig hårdhed, styrke, plasticitetskvalitetsindikatorer, så sømmens martensitiske egenskaber er ikke acceptable. Lavkulstoflegeringer har en ferritisk, ferrit-perlitisk, ferrit-austenitisk struktur. Mellem kulstof og mellemlegeret stål - perlitisk. Kulstofrigt og højlegeret - martensitisk eller troostit, som er vigtigt at bringe til en ferritisk-austenitisk form.

Svejsning af blødt stål

Svejsbarheden af kulstofstål bestemmes af mængden af kulstof og urenheder. De er i stand til at brænde ud, bliver til gasformige former og giver en sømporøsitet af lav kvalitet. Svovl og fosfor kan koncentreres ved kanterne af kornene, hvilket øger strukturens skrøbelighed. Svejsning er den mest forenklede, men kræver en individuel tilgang.

Kulstofstål af almindelig kvalitet er opdelt i tre grupper: A, B og C. Svejsearbejde udføres med metal af gruppe C.

Svejsbarhed af stålkvaliteter VST1 - VST4, i overensstemmelse med GOST 380-94, er kendetegnet ved fravær af restriktioner og yderligere krav. Svejsning af dele med en diameter på op til 40 mm sker uden opvarmning. Mulige indikatorer i kvaliteter: G - højt indhold af mangan; kp, ps, cn - "kogende", "semi-rolig", "rolig"hhv.

Low-carbon kvalitetsstål er repræsenteret af kvaliteter med betegnelsen hundrededele kulstof, der angiver graden af deoxidation og manganindhold (GOST 1050-88): stål 10 (også 10kp, 10ps, 10G), 15 (også 15kp, 15ps, 15G), 20 (også 20kp, 20ps, 20G).

For at sikre en kvalitetssvejsning er det nødvendigt at udføre processen med mætning af svejsebadet med kulstof C og mangan Mn.

Svejsemetoder:

1. Manuel lysbue med specielle, indledningsvis calcinerede elektroder med en diameter på 2 til 5 mm. Typer: E38 (til mellemstyrke), E42, E46 (til god styrke op til 420 MPa), E42A, E46A (til høj styrke af komplekse strukturer og deres drift under særlige forhold). Svejsning med OMM-5 og UONI 13/45 stænger udføres under påvirkning af jævnstrøm. Arbejde med elektroderne TsM-7, OMA-2, SM-11 udføres med en strøm af enhver karakteristik.
2. Gasvejsning. Oftest uønsket, men muligt. Det udføres ved hjælp af fyldtråd Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08GS. Tyndt kulstoffattigt metal (d 8mm) svejses på venstre måde, tykt (d 8mm) - på den rigtige måde. Mangler i sømmens egenskaber kan fjernes ved normalisering eller udglødning.

Svejsning af stål med lavt kulstofindhold udføres uden yderligere opvarmning. For detaljer om en simpel formular er der ingen begrænsninger. Det er vigtigt at beskytte volumetriske og gitterstrukturer mod vinden. Det er ønskeligt at svejse komplekse genstande på et værksted ved en temperatur på ikke lavere end 5˚С.

For kvalitet VST1 - VST4, stål 10 - stål 20 - er svejsbarheden praktisk t alt goduden begrænsninger, hvilket kræver et standard individuelt valg af svejsemetode, elektrodetype og strømkarakteristika.

Medium og højt kulstofindhold konstruktionsstål

Mætning af legeringen med kulstof reducerer dens evne til at danne gode forbindelser. I processen med termiske virkninger af en bue eller en gasflamme ophobes svovl langs kanterne af kornene, hvilket fører til rød skørhed, fosfor til kold skørhed. Oftest svejses materialer legeret med mangan.

Dette inkluderer konstruktionsstål af almindelig kvalitet VSt4, VSt5 (GOST 380-94), højkvalitets 25, 25G, 30, 30G, 35, 35G, 40, 45G (GOST 1050-88) af forskellig metallurgisk produktion.

Essensen af arbejdet er at reducere mængden af kulstof i svejsebassinet, mætte metallet i det med silicium og mangan og sikre optimal teknologi. Samtidig er det vigtigt at forhindre for store kulstoftab, som kan føre til destabilisering af mekaniske egenskaber.

Funktioner ved svejsning med medium og højt kulstofstål:

1. Initial kantvarme op til 100-200˚С for bredde op til 150 mm. Kun kvaliteterne Vst4 og stål 25 svejses uden ekstra opvarmning. For mellemkulstofstål med tilfredsstillende svejsbarhed udføres fuld normalisering før arbejdet påbegyndes. Forglødning er påkrævet for stål med højt kulstofindhold.
2. Buesvejsning udføres med coatede calcinerede elektroder, der varierer i størrelse fra 3 til 6 mm (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7), under jævnstrøm. muligt at arbejde iflux eller beskyttelsesgasser (CO_{2, argon).}
3. Gasvejsning udføres med en karburerende flamme, venstrehåndsmetode, med forvarmning til en temperatur på 200˚C, med en ensartet lav strømforsyning af acetylen.
4. Obligatorisk varmebehandling af dele: hærdning og anløbning eller separat anløbning for at minimere indre spændinger, forhindre revner, blødgøre hærdede martensitiske og troostit-strukturer.
5. Kontaktpunktsvejsning udføres uden begrænsning.

Således svejses konstruktionsstål med medium og højt kulstofindhold praktisk t alt uden begrænsninger ved en ekstern temperatur på mindst 5˚С. Ved lavere temperaturer er indledende forvarmning og varmebehandling af høj kvalitet obligatorisk.

Svejsning af lavlegeret stål

Legeret stål er stål, der er mættet med forskellige metaller under smeltning for at opnå de ønskede egenskaber. Næsten alle af dem har en positiv effekt på hårdhed og styrke. Krom og nikkel er en del af varmebestandige og rustfrie legeringer. Vanadium og silicium giver elasticitet, bruges som materiale til fremstilling af fjedre og fjedre. Molybdæn, mangan, titanium øger slidstyrken, wolfram - rød hårdhed. På samme tid, som positivt påvirker deles egenskaber, forværrer de stålets svejsbarhed. Desuden øges hærdningsgraden og dannelsen af martensitiske strukturer, indre spændinger og risikoen for revner i sømmene.

Svejsbarheden af legeret stål er også bestemt af dereskemisk sammensætning.

Lavlegeret lavkulstofstål 2GS, 14G2, 15G, 20G (GOST 4543-71), 15HSND, 16G2AF (GOST 19281-89) er godt svejset. Under standardforhold kræver de ikke yderligere opvarmning og varmebehandling ved afslutningen af processerne. Nogle begrænsninger eksisterer dog stadig:

• Snævert område af tilladte termiske forhold.
• Arbejdet skal udføres ved en temperatur, der ikke er lavere end -10˚С (i forhold med lavere atmosfæriske temperaturer, men ikke lavere end -25˚С, påfør forvarmning op til 200˚С).

Mulige måder:

• Elektrisk lysbuesvejsning med jævnstrøm 40 til 50 A, elektroder E55, E50A, E44A.
• Automatisk lysbuesvejsning ved hjælp af tilsatstråd Sv-08GA, Sv-10GA.

Svejsbarheden af stål 09G2S, 10G2S1 er også god, kravene og mulige implementeringsmetoder er de samme som for legeringer 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15KhSND, 16G2AF. En vigtig egenskab ved legeringer 09G2S, 10G2S1 er fraværet af behovet for at forberede kanter til dele med en diameter på op til 4 cm.

Svejsning af mellemlegeret stål

Mellemlegeret stål 20KhGSA, 25KhGSA, 35KhGSA (GOST 4543-71) giver større modstand mod dannelsen af løse sømme. De tilhører gruppen med tilfredsstillende svejsbarhed. De kræver forvarmning til temperaturer på 150-200˚С, flerlagssvejsninger, hærdning og anløbning efter afslutning af svejsningen. Valgmuligheder:

• Strøm og elektrodediameter ved svejsning med en lysbuevælges strengt afhængigt af metallets tykkelse under hensyntagen til det faktum, at tyndere kanter er mere hærdede under arbejdet. Så med en produktdiameter på 2-3 mm skal strømværdien være inden for 50-90 A. Med en kanttykkelse på 7-10 mm øges jævnstrømmen med omvendt polaritet til 200 A ved hjælp af elektroder 4-6 mm. Stænger med cellulose- eller calciumfluorid-beskyttende belægninger (Sv-18KhGSA, Sv-18KhMA) bruges.
• Ved arbejde i et beskyttende gasmiljø CO_{2 er det nødvendigt at bruge ledning Sv-08G2S, Sv-10G2, Sv-10GSMT, Sv-08Kh3G2SM med en diameter på op til 2 mm.}

Argonbuemetoden eller nedsænket lysbuesvejsning bruges ofte til disse materialer.

Varmebestandigt og højstyrkestål

Svejsning med varmebestandige jern-kulstof-legeringer 12MX, 12X1M1F, 25X2M1F, 15X5VF skal udføres med forvarmning til temperaturer på 300-450˚С, med endelig hærdning og høj temperering.

• Elektrisk buesvejsning på en kaskade måde til at designe en flerlagssøm ved hjælp af calcinerede coatede elektroder UONII 13 / 45MH, TML-3, TsL-30-63, TsL-39.
• Gasvejsning med acetylenforsyning 100 dm3/mm ved brug af fyldmaterialer Sv-08KhMFA, Sv-18KhMA. Rørtilslutningen udføres med den tidligere gasopvarmning af hele samlingen.

Ved svejsning af mellemlegerede højstyrkematerialer 14Kh2GM, 14Kh2GMRB er det vigtigt at følge de samme regler som for varmebestandigt stål, idet der tages højde for nogle nuancer:

• Grundlig rengøringkanter og brug af stifter.
• Højtemperaturudglødning af elektroden (op til 450˚C).
• Forvarm op til 150˚C for dele over 2 cm tykke.
• Langsom sømafkøling.

Højlegeret stål

Brugen af en speciel teknologi er nødvendig ved svejsning af højlegeret stål. Disse omfatter et stort udvalg af rustfri, varmebestandige og varmebestandige legeringer, nogle af dem: 09Kh16N4B, 15Kh12VNMF, 10Kh13SYu, 08Kh17N5MZ, 08Kh18G8N2T, 03Kh16N4B, 14Kh16N9.15A. Svejsbarhed af stål (GOST 5632-72) hører til den 4. gruppe.

Højkulstof højlegeret stål svejseegenskaber:

1. Det er nødvendigt at reducere strømstyrken med et gennemsnit på 10-20 % på grund af deres lave varmeledningsevne.
2. Svejsning skal udføres med et mellemrum, elektroder op til 2 mm i størrelse.
3. Reducer indholdet af fosfor, bly, svovl, antimon, øg forekomsten af molybdæn, vanadium, wolfram ved brug af specialcoatede stænger.
4. Behovet for at danne en blandet svejsningsmikrostruktur (austenit + ferrit). Dette sikrer duktiliteten af det aflejrede metal og minimering af indre spændinger.
5. Obligatorisk kantopvarmning på tærsklen til svejsning. Temperaturen vælges i området fra 100 til 300˚С, afhængigt af strukturernes mikrostruktur.
6. Valget af belagte elektroder ved lysbuesvejsning bestemmes af typen af korn, egenskaber og arbejdsbetingelser for delene: for austenitisk stål 12X18H9: UONII 13 / NZh, OZL-7, OZL-14 med Sv-06Kh19N9T belægninger,Sv-02X19H9; for martensitisk stål 20Kh17N2: UONII 10Kh17T, AN-V-10 belagt med Sv-08Kh17T; til austenitisk-ferritisk stål 12Kh21N5T: TsL-33 belagt med Sv-08Kh11V2MF.
7. Ved gassvejsning skal tilførslen af acetylen svare til værdien af 70-75 dm3/mm, den anvendte tilsatstråd er Sv-02Kh19N9T, Sv-08Kh19N10B.
8. Undersænkede bueoperationer er mulige ved brug af NZh-8.

Svejsbarheden af stål er en relativ parameter. Det afhænger af metallets kemiske sammensætning, dets mikrostruktur og fysiske egenskaber. Samtidig kan evnen til at danne fuger af høj kvalitet justeres ved hjælp af en gennemtænkt teknologisk tilgang, specialudstyr og arbejdsforhold.