Влияние легирующих элементов на свариваемость металлов
В ходе работы по сварке сплавов, в состав которых входят различные легирующие добавки, возрастает риск возникновения проблем, которые отрицательно отразятся на качестве выполненного сварочного шва (в структуре могут иметь место трещины, не проваренные отрезки и т.д.).
Чтобы этого избежать, важно иметь представление о том, как происходят процессы взаимодействия, влияющие на свариваемость конкретным легирующим элементом.
Название элементов и их влияние на сварку
Углерод. Благодаря наличию данного элемента в стальных сплавах, повышается прочность металла, он приобретает такие свойства как вязкость, свариваемость и ряд других. Если его процент в составе превышает норму, свариваемость резко снижается. Это объясняется тем, что создается очень много закалочных компонентов в области термической обработки, вызывающих появление трещин. Присадки с преобладающим количеством углерода увеличивают возможность образования пористой структуры.
Марганец. Этот химический элемент считается отличным раскислителем. При сварке с электродами должна применяться среда СО2. Самым оптимальным считается содержание марганца в металле – не более 0,8 %, в этом случае марганец не особо воздействует на сварочный процесс. Если этот показатель возрастает, то могут образовываться холодные трещины, потому что марганец усиливает формирование закалочных структур. Если процентное содержание элемента достигает уровня 11-16 %, в ходе работы происходит сильное выгорание этого компонента.
Таким образом, важно соблюдать определенные условия, к примеру, применять сварочные компоненты, в состав которых входит больше марганца.
Кремний. Если данный элемент содержится в малых дозах, то на свариваемости металла это практически не отражается. В случае, если его присутствие превышает оптимальное значение – свариваемость уменьшается, так как для кремнистой стали характерна повышенная текучесть, образование тугоплавких оксидов. Сплавы, в составе которых присутствует много кремния, подвержены риску образования горячих трещин.
Хром. Наличие в составе металла данного химического элемента способствует усилению коррозийной устойчивости сплава. Во время сварочных работ появляются карбиды хрома, благодаря чему твердость участков термической обработки усиливается. Кроме этого, образуются тугоплавкие оксиды, которые препятствуют процессу свариваемости.
Никель. Сплавы, в составе которых присутствует никель, отличаются высокой ударной вязкостью, благодаря чему стали можно применять при низких температурах. Благодаря наличию никеля, сплавы обладают высокой пластичностью и надежностью. Никель не влияет на снижение свариваемости. Из-за высокой цены, данная легирующая добавка используется в ограниченном количестве.
Технология сварки среднелегированных металлов
Для того чтобы сварные соединения были более крепкими, важно, выбирая сварочные материалы, стараться добиться такого химического состава легирующих элементов, чтобы созданные швы имели механические свойства, соответствующие ГОСТу. На уровень изменения этих свойств влияет количество главного металла в создании шва. Исходя из этого, необходимо подбирать такие сварочные компоненты, в которых содержание легирующих элементов ниже, нежели основного металла.
Для механизированной сварки и производства стрежней электродов, согласно ГОСТа 2246-70, используются проволоки, имеющие следующие обозначения: Св-08Х20Н9Г7Т и Св-08Х21Н10Г6. В ГОСТ 10052-75 предусмотрено применение электродов ЭА-1Г6 и т.д. Электродные покрытия используются типа Ф, для механизированной сварки рекомендованы основные флюсы.
Высокопрочные сварные соединения, толщина которых 3-5 мм можно получить при аргонодуговой сварке, применяя неплавящиеся электроды.
Высоколегированные стали
Эти стали характеризуются большим содержанием Cr и Ni, благодаря которым можно достичь нужной структуры стали и, соответственно, необходимых свойств стали. Высоколегированные стали, в отличие от менее легированных, имеют повышенные характеристики (жаропрочность, хладо- и жаростойкость, коррозионную прочность). На качество стали влияет их химический состав – содержание главных легирующих элементов – хрома и никеля. Роль и других легирующих элементов (обозначение: Mo, Ti, Si, Al, W, V, Co, Cu, C, B) в формировании структуры стали огромна.
Заключение
Для определения свариваемости металла используют, к примеру, пару пластин, которые сваривают на разных режимах. После этого делают образцы и оценивают ударную вязкость, критические точки стали, твердость, участки термического воздействия. При проведении оценки свариваемости стали, кроме химического содержания, берется в расчет вид сварного изделия, толщина стали и её механические характеристики, число и размещение швов в конструкции, технологические нюансы сварки и иные свойства.
