Какое содержание углерода обеспечивает хорошую свариваемость: классификация. Группы свариваемости сталей. Какое содержание углерода обеспечивает хорошую свариваемость

alexxlab | 23.08.2022 | 0 | Разное

Характеристика материала изделия и оценка его свариваемости

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..4

1. Характеристика материала изделия и оценка его свариваемости…………..5

2. Выбор сварочных материалов…………………………………………………9

3. Расчет и выбор режимов сварки……………………………………………..13

4. Выбор сварочного оборудования…………………………………………….20

5. Расчет расхода сварочных материалов………………………………………23

6. Расчет расхода электроэнергии………………………………………………27

7. Технология сборки и сварки………………………………………………….28

8. Технологические рекомендации по повышению стойкости

сварных соединений к поро – и трещинообразованию…………………….29

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК……………………………………………………………30

ВВЕДЕНИЕ

Дуговая сварка занимает ведущее место в сварочном производстве. Повышения качества и производительности при изготовлении сварных конструкций можно достичь как путем совершенствования и разработки новых техпроцессов дуговой сварки, так и в результате роста уровней механизации и автоматизации сварочных работ.

Важная роль в этом принадлежит разработке и освоению в производстве оборудования, отвечающего современным требованиям.

Все время развиваясь и совершенствуясь, ручная дуговая сварка не утратила своего ведущего положения и в настоящее время.

Освоена сварка специальных сталей, цветных и легких металлов. Для этих условий достигнута равнопрочность сварного соединения с основным металлом.

В конце 40-х годов получил промышленное применение способ РДС в защитных газах. Газ для защиты зоны сварки впервые использовал американский ученый А. Александр в 1928 г. Использование дешевых защитных газов, улучшение качества сварки и повышение производительности процесса обеспечили широкое применение этого способа главным образом при полуавтоматической сварке в СО2 различной конструкции. Электрическая сварка плавлением достигла высокого уровня развития и стала ведущим техпроцессом, позволяющим создавать конструкции для всех без исключения отраслей промышленности из любых практически применяющихся металлов и сплавов различной толщины.

Под технологической свариваемостью понимают способность металлов образовывать прочные соединения без существенного ухудшения их технических свойств в самом соединении и в прилегающей к нему околошовной зоне. Свариваемость является переменным свойством материала. С усовершенствованием технологий и оборудования можно улучшить свариваемость материалов.

Сталь 15Х1МФ – сталь хромомолибденовая. С повышением содержания Мо повышаются прочностные свойства стали. Химический состав и механические свойства стали приведены в табл.1.1 и табл.1.2.

Таблица 1.1- Химический состав стали 15Х1МФ

сталь

С,%

Мn,%

Si,%

Сr,%

Мо,%

V,%

S

P

не более

15Х1МФ

0,1-0,16

0,4-0,7

0,17-0,37

1,1-1,4

0,9-1,1

0,2-0,35

0,025

0,025

Таблица 1. 2- Механические свойства стали 15Х1МФ

Сталь

σт, Н/мм

σв, Н/мм

δ,%

Ψ,%

ан, Нм/см

НВ

Оптимальная обработка

15Х1МФ

473

653

25,7

67,7

174

175

Нормализация при 1020-1050ºС, отпуск при 730-760ºС

Это низколегированная теплоустойчивая сталь, она обладает повышенной прочностью при высоких температурах и при длительных постоянных нагрузках, а также достаточной жаростойкостью. Прочность при высоких температурах, кроме обычных характеристик (временное сопротивление, предел текучести и др.), оценивается особыми критериями механической прочности в нагретом состоянии. В большинстве случаев жаропрочность определяется величиной предела ползучести и длительной

прочностью.

Ползучестью называют способность нагретого до определенной температуры металла постепенно пластически деформироваться (ползти или течь) под воздействием длительных постоянных нагрузок.

Жаростойкость представляет собой способность металлов противостоять химическому разрушению в атмосфере воздуха и коррозионных средах при высоких температурах.

Для повышения жаростойкости стали в её состав вводят легирующие элементы (Мо, W, V), энергично повышающие температуру разупрочнения стали при нагреве. Для обеспечения жаростойкости жаропрочных сталей в их состав вводят хром, образующий плотную защитную плёнку на поверхности металла.

Основным показателем, характеризующим склонность стали к образованию холодных трещин, является эквивалент углерода.

Расчет эквивалента углерода выполняется по следующей формуле:

где: символы элементов и их содержание приведены в процентах.

Рассчитаем эквивалент углерода для стали 15Х1МФ

.

Так как Сэкв ≥ 0,45%, то при сварке становится возможным образования закалочных структур в металле сварного соединения, что в случае насыщения металла водородом и высоких сварочных напряжений может привести к образованию холодных трещин. Поэтому данная сталь нуждается в подогреве. Подогрев обеспечивает снижение скорости охлаждение металла шва и околошовной зоны, что оказывает решающее влияние на образование их конечных структур и свойств при сварке закаливающихся сталей. Конкретное значение температуры подогрева рассчитывается с учётом толщины металла:

,

где: δ – толщина металла, мм.

Полный эквивалент углерода составит:

;

.

Сталь 10ХСНД – низколегированная низкоуглеродистая конструкционная сталь, так как содержание легирующих элементов в стали менее 5 %. Относится к хорошо свариваемым сталям.

Сталь 10ХСНД в зависимости от вводимых в нее легирующих элементов относится к хромокремненикелемеднистой. Наличие мартенсита в стали повышает ударную вязкость и хладноломкость, обеспечивая хорошую свариваемость, а также позволяет получить сварные соединения, более высокой прочности при знакопеременных и ударных нагрузках. Легирование стали медью с никелем способствует повышению коррозийных свойств стали, то есть повышает стойкость стали к коррозии.

Снижение содержания углерода в стали обеспечивает более высокое пластические свойства при снижении прочностных свойств. Прочность стали повышается за счет легирующих элементов вводимых в сталь. Химический состав и механические свойства стали приведены в табл.

1.3 и табл.1.4.

Таблица 1.3 – Химический состав стали 10ХСНД

сталь

С,%

Мn,%

Si,%

Сr,%

Ni,%

Cu,%

S

P

не более

10ХСНД

≤ 0,12

0,5-0,8

0,8-1,1

0,6-0,9

0,5-0,8

0,4-0,05

0,04

0,035

Таблица 1. 4 – Механические свойства стали 10ХСНД

Сталь

σт, Н/мм

σв, Н/мм

δ,%

Ψ,%

ан, Нм/см

НВ

Оптимальная обработка

10ХСНД

473

653

25,7

67,7

174

175

Нормализация при 1020-1050ºС, отпуск при 730-760ºС

Рассчитаем эквивалент углерода для стали 10ХСНД:

Так как Сэкв ≥ 0,45%, то при сварке это может привести к образованию холодных трещин.

Поэтому сварку производить необходимо с подогревом.

Температура подогрева рассчитывается с учётом толщины металла:

где: δ – толщина металла, мм.

Полный эквивалент углерода составит:

.

.

Сталь 15Г2АФ – низколегированная низкоуглеродистая сталь на основе нитридного упрочнения с ванадием и азотом. Хорошо сваривается. Этому способствует ограниченная склонность к росту зерна и низкое содержание углерода и легирующих элементов. Всё это уменьшает закаливаемость в околошовной зоне и склонность к образованию трещин в сварных соединениях. Химический состав и механические свойства стали приведены в табл.1.5 и табл.1.6.

Таблица 1.5- Химический состав стали 15Г2АФ

сталь

С,%

Мn,%

Si,%

Сr,%

Ni,%

V,%

N,%

S,%

Cu,%

S

P

не более

15Г2АФ

0,12-0,18

1,3-1,7

0,17-0,37

≤0,3

≤0,3

0,08-0,15

0,015-0,03

0,04

≤0,3

0,04

0,035

Таблица 1. 6- Механические свойства стали 15Г2АФ

Сталь

σт, Н/мм

σв, Н/мм

δ,%

Ψ,%

ан, Нм/см

НВ

Оптимальная обработка

15Г2АФ

473

653

25,7

67,7

174

175

Нормализация при 1020-1050ºС, отпуск при 730-760ºС

Рассчитаем эквивалент углерода для стали 15Г2АФ:

Так как Сэкв ≥ 0,45%, то при сварке это может привести к образованию холодных трещин.

Поэтому сварку производить необходимо с подогревом.

Температуры подогрева рассчитывается с учётом толщины металла:

где: δ-толщина металла, мм.

Полный эквивалент углерода составит:

.

.

404 Cтраница не найдена

Размер:

AAA

Цвет: C C C

Изображения Вкл. Выкл.

Обычная версия сайта

Найти ближайший филиал Версия для слабовидящих Версия для слабовидящих

КАМЕНСК-УРАЛЬСКИЙ
АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ ТЕХНИКУМ


Сохраняя традиции, вместе создаем будущее!

Не хватает прав доступа к веб-форме.

Выше сщщбщение успешно отправлено.

  • Сведения об ОО
    • Основные сведения
    • Структура и органы управления
    • Документы
    • Образование
    • Образовательные стандарты
    • Руководство. Педагогический состав
    • Педагогический состав
    • МТО и оснащенность ОП
    • Стипендия и иные виды материальной поддержки
    • Платные образовательные услуги
    • Финансово-хозяйственная деятельность
    • Вакантные места для приёма (перевода)
    • Противодействие коррупции
    • Бесплатная юридическая помощь
    • Награды, достижения ОО
    • Инновационная деятельность
    • Доступная среда
    • Международное сотрудничество
  • Летопись техникума
    • Страницы летописи
    • Руководители
    • Нам есть у кого учиться
    • Педагоги техникума
    • Наша гордость — выпускники
    • Достижения
    • СМИ о техникуме
    • Хранители нашей истории
  • Абитуриентам
    • Прием 2022
    • Дни открытых дверей
    • Специальности/профессии
    • Общежитие
    • Правила и условия приема
    • Документы для поступления
    • Подать заявление онлайн
    • Студенческая жизнь
    • Приемная комиссия
    • Мониторинг подачи заявлений и документов
    • Зачисление
    • Фото-экскурсия
    • Инклюзивное образование
    • Целевое обучение
  • Студентам
    • Расписание
    • Заочное отделение
    • Документы
    • Студенческая жизнь
    • Государственная итоговая аттестация
    • Центр профориентологии
    • Стипендия и иные виды материальной поддержки
    • Спорт
    • Конференции и олимпиады
    • Советы психолога
    • Сайты преподавателей
    • ЕГЭ для студентов учреждений СПО
    • Воспитательная работа
    • Целевое обучение
  • Выпускникам
  • Сотрудникам
    • Документы
    • Методическая служба
  • Родителям
    • Телефонный справочник
    • Информация для Родителей
    • Специальности / профессии
  • Главная
  • Дистанционное обучение

Углеродная сталь-сварка

, опубликованная от Pwsblog

Углеродная сталь -это сталь, где основной межсшительством состав %. Американский институт чугуна и стали (AISI) определяет углеродистую сталь следующим образом: «Сталь считается углеродистой сталью, если не указано или не требуется минимальное содержание хрома, кобальта, молибдена, никеля, ниобия, титана, вольфрама, ванадия или циркония. , или любой другой элемент, который необходимо добавить для получения желаемого эффекта легирования; когда указанное минимальное содержание меди не превышает 0,40 процента; или когда максимальное содержание, указанное для любого из следующих элементов, не превышает указанных процентов: марганец 1,65, кремний 0,60, медь 0,60″.

 

 Мягкая и низкоуглеродистая сталь

Мягкая сталь, также называемая обыкновенной углеродистой сталью , является наиболее распространенной формой стали, поскольку ее цена относительно низкая, а свойства материала, приемлемые для многих применений, больше, чем железо. Низкоуглеродистая сталь содержит примерно 0,05–0,3% углерода [1] , а мягкая сталь содержит 0,3–0,6% углерода [1]  ; делая его податливым и пластичным. Мягкая сталь имеет относительно низкую прочность на растяжение, но она дешевая и ковкая; твердость поверхности может быть увеличена за счет науглероживания. [3]

Высокоуглеродистые стали

Углеродистые стали, которые могут успешно подвергаться термической обработке, имеют содержание углерода в диапазоне 0,30–1,70% по массе. Следовые количества примесей различных других элементов могут оказать существенное влияние на качество получаемой стали. Следовые количества серы в частности делают сталь красно-короткой, то есть хрупкой и рассыпчатой ​​при рабочих температурах. Низколегированная углеродистая сталь, такая как марка A36, содержит около 0,05% серы и плавится при температуре около 1426–1538 °C (2599–2800 °F). [8]  Марганец часто добавляют для улучшения прокаливаемости низкоуглеродистых сталей. Эти добавки превращают материал в низколегированную сталь по некоторым определениям, но определение углеродистой стали AISI допускает содержание марганца до 1,65% по весу.

 

Среднеуглеродистая сталь

Содержание углерода приблизительно 0,30–0,59 %. [1]  Сочетает пластичность и прочность, обладает хорошей износостойкостью; используется для крупных деталей, ковки и автомобильных компонентов. [9]

Высокоуглеродистая сталь

Содержание углерода приблизительно 0,6–0,99 %. [1]  Очень прочный, используется для пружин и высокопрочной проволоки. [10]

Сверхвысокоуглеродистая сталь

Содержание углерода приблизительно 1,0–2,0 %. [1]  Стали, которые можно закалить до высокой твердости. Используется для специальных целей, таких как (непромышленные) ножи, оси или пуансоны. Большинство сталей с содержанием углерода более 1,2 % изготавливают методом порошковой металлургии. Обратите внимание, что сталь с содержанием углерода выше 2,0% считается чугуном.

Термическая обработка

Целью термической обработки углеродистой стали является изменение механических свойств стали, обычно пластичности, твердости, предела текучести или ударопрочности. Обратите внимание, что электрическая и теплопроводность изменились лишь незначительно. Как и в большинстве методов упрочнения стали, модуль Юнга (упругость) не изменяется. Все обработки стали меняют пластичность на повышенную прочность и наоборот. Железо имеет более высокую растворимость углерода в аустенитной фазе; поэтому все термообработки, кроме сфероидизации и технологического отжига, начинаются с нагрева стали до температуры, при которой может существовать аустенитная фаза. Затем сталь закаливают (отводят тепло) с высокой скоростью, вызывая выделение цементита и, наконец, оставшееся чистое железо затвердевает. Скорость, с которой сталь охлаждается до эвтектоидной температуры, влияет на скорость, с которой углерод диффундирует из аустенита и образует цементит. Вообще говоря, при быстром охлаждении карбид железа остается мелкодисперсным и образуется мелкозернистый перлит (пока не будет достигнута критическая температура мартенсита), а при медленном охлаждении образуется более крупный перлит. Охлаждение доэвтектоидной стали (менее 0,77 мас.% C) приводит к пластинчато-перлитной структуре слоев карбида железа с _-ферритом (чистым железом) между ними. Если это заэвтектоидная сталь (более 0,77 мас.% C), то структура представляет собой полный перлит с мелкими зернами (больше, чем пластинка перлита) цементита, разбросанными по всему периметру. Относительные количества составляющих определяются с помощью правила рычага. Ниже приведен список возможных видов термообработки:

CategoriesTorch Repair

Решения для плазменной и TIG-сварки в различных отраслях промышленности
Компания PWS, основанная в 1993 году, помогает промышленности в автоматизации высококачественной сварки. Мы стремимся предоставлять решения для плазменной сварки и сварки TIG для широкого спектра применений, специализируясь на соединении небольших прецизионных компонентов. Мы предоставляем полный спектр услуг и оборудования для точной сварки.

Process Welding Systems, Inc.
72 Buchanan St.
LaVergne, TN 37086
Тел.: 615.793.7020
Факс: 615.793.7557
Эл. Ищи:

Категории

Статьи Даты

ПОДПИСАТЬСЯ НА РАССЫЛКУ PWS

#НАЗВАНИЕ# || КОБЕЛКО – КОБЕ СТАЛЬ, ООО. –

Предыдущий Далее

3. Соображения относительно соединений из разнородных металлов

Типичным случаем этого является сварка средне/высокоуглеродистой стали с простой углеродистой сталью, такой как SS400 (ASTM A36).

Это комбинация чрезвычайно чувствительной к растрескиванию высокопрочной стали и стали с низкой прочностью (400 МПа) с хорошей свариваемостью.

Ключевые моменты при сварке этой комбинации перечислены ниже:
① Необходимо использовать сварочные электроды с низким содержанием водорода.
② Что касается прочности металла шва, достаточно прочности основного металла с меньшей прочностью (в данном случае 400 МПа).
③ Температура предварительного нагрева должна соответствовать требованиям для стали со средним/высоким содержанием углерода.
④ При применении послесварочного отжига для снятия напряжений условия отжига должны соответствовать требованиям для
  основной металл с меньшей прочностью.

4. Сварные детали

При сварке стали макроскопическая структура сварного соединения подобна один показан на рис. 1.

Сварное соединение состоит из металла шва, поверхности сварки, околошовной зоны и незатронутой зоны основного металла.

Металл сварного шва представляет собой часть, которая после расплавления и затвердевания представляет собой смесь наплавленного металла и основного металла.

Поверхность сварного шва – это граница между металлом сварного шва и основным металлом.

Зона основного металла толщиной несколько миллиметров сразу за границей раздела сварного шва может быть отличена от соседней зоны травлением при макроскопическом исследовании, которая называется зоной термического влияния (ЗТВ).

Это зона, подвергшаяся воздействию высоких температур при сварке, в результате чего микроскопическая структура и механические свойства заметно изменились по сравнению с исходным основным металлом. Его ширина составляет около 1~3 мм в случае дуговой сварки защитным металлом.

Часто поведение ЗТВ определяет характеристики всего сварного соединения.

Рис. 1 Макроскопическая структура шва

(1) Металл шва

При дуговой сварке сварочная ванна имеет резкий температурный градиент от поверхности, которая поддерживается при высокой температуре непосредственно под дугой, ко дну, где температура намного ниже, потому что она касается основного металла.

Таким образом, в большинстве случаев кристаллизация начинается в сварочной ванне вблизи границы с основным металлом, и кристалл растет к поверхности сварочной ванны по мере быстрого снижения температуры.

На фото 1 показан пример этого экземпляра. Наблюдается, что каждый кристалл растет в определенном направлении. Такая структура называется столбчатым кристаллом, который является типичной структурой металла сварного шва. Такие выращенные столбчатые кристаллы образуют грубую структуру с низкой ударной вязкостью, а механические свойства варьируются в зависимости от направления кристаллических зерен.

Как правило, дуговая сварка выполняется многослойной. При многослойной сварке, как показано на рис. 2, предыдущий слой повторно нагревается последующим слоем, а столбчатый кристалл в области, нагретой до определенной температуры, превращается в более тонкую структуру. Поскольку эта тонкая структура имеет хорошие механические свойства, важно, чтобы сварной шов содержал как можно больше тонких структур. Для этого эффективно увеличение слоев.

Фото 1 Макроскопическая структура сварного шва

Рис. 2 Столбчатые кристаллы могут быть измельчены многослойной сваркой

(2) Зона термического влияния

Зона термического влияния (ЗТВ) представляет собой участок основания металл, на который теплота сварки воздействует настолько сильно, что его свойства заметно отличаются от свойств не затронутой областью основного металла.

Наиболее проблематичным изменением является усиление ЗТВ.

Пример показан на рис. 3.

Рис. 3 Распределение твердости сварных швов стали 0,4C-1,5Mn-0,2Mo

ЗТВ, однажды нагретая до высокой температуры сварочным теплом, начинает быстро остывать после того, как дуга погаснет.

То есть структура ЗТВ при нагревании и быстром охлаждении (быстрое охлаждение равносильно закалке) становится полностью отличной от структуры основного металла без термического воздействия, в результате чего она становится твердой, хрупкой и легко растрескивается.

Требуется большая осторожность, особенно когда скорость охлаждения увеличивается, например, при сварке толстого листа или большого сварного изделия, или когда сварка выполняется в холодном климате.

Как упоминалось выше, ЗТВ можно закаливать, но чувствительность ЗТВ к закалке зависит от марки стали.

То есть ЗТВ имеет тенденцию к упрочнению, так как легирующие элементы, особенно углерод (С), увеличиваются в стали (основном металле).

На рис. 4 показана взаимосвязь между углеродным эквивалентом (Ceq.) и твердостью. Очевидно, что ЗТВ становится более твердой и, следовательно, риск возникновения трещин становится выше, чем Ceq. выше.

Цэкв. это значение, полученное по формуле для расчета упрочняющего эффекта C и других элементов, для которых другие элементы рассчитываются с заранее определенными коэффициентами преобразования по сравнению с C. Например, Mn 0,6% эквивалентен C 0,1% в упрочняющем эффекте.

Как видно из формулы, C обладает самым большим упрочняющим эффектом, а Si не оказывает сильного упрочняющего действия.

На рис. 4 показано, что риск возникновения трещин в мягкой стали (Ceq. около 0,3%) невелик, если толщина листа не велика, но сталь S45C (AISI/SAE 1045,1046) (Ceq. составляет около 0,6 %), обладает высокой чувствительностью к растрескиванию из-за гораздо большего упрочнения ЗТВ.

Кроме того, мы должны быть осторожны с появлением трещин при сварке высокопрочной стали и низколегированной стали, которые содержат гораздо больше легирующих элементов.

Рис. 4 Максимальная твердость ЗТВ в зависимости от углеродного эквивалента (при времени охлаждения от 800 до 500 ℃: 6 с, эквивалентно таковому в условиях сварки 170 А × 24 В × 150 мм/мин при толщине листа 20 мм )


1. Введение2. Основные соображения по выбору сварочных материалов 5. Соображения о трещинах6. Температуры предварительного нагрева и рекомендуемые сварочные материалы для машиностроительных сталей, отливок и поковок из углеродистой стали7.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *