Косвенные методы оценки свариваемости металлов

Косвенные методы оценки свариваемости металлов (количественные) заключаются в оценке количества углерода и легирующих элементов в стали, и полученное количество сопоставляется с так называемым эквивалентным содержание углерода Сэкв по которому оценивают свариваемость. Формул для определения Сэкв до десятка, и достоверность их, в принципе, весьма относительная, так как формулы эти эмпирические, т. е. без вывода. Вот некоторые из них:

1. 1) Сэкв. = С + Mn/6 + Сr/6 + Si/5 + Cu/7 + Р/2 + Ni/12 + Mo/4 + V/5. Это уточненная формула для всех сталей, т. е. общепринятая формула.
2. 2) Для малоуглеродистых сталей:Сэкв. = С + Mn/6 + 0,0245, где S - толщина свариваемой кромки (наибольшей) (по разработке Челябинского политехнического института (ЧПИ, ныне ЮрГУ).
3. 3) Для легированных сталей (по ЧПИ): Сэкв. = C + Mn/20 + Ni/15 + (Cr + Mo + V)/10 + 0,0248 S, где S- толщина металла.
4. 4) Для различных сталей (по К. К. Хренову): Сэкв. = C + Mn/6 + Сr/3 + Ni/15 + V/5.
5. 5) С_экв = С + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Сu)/15 - для всех марок сталей (по журналу "Сварочное производство", 1969, № 5.).

В общем случае по свариваемости все стали условно подразделяют на четыре группы.

1. 1. Хорошо сваривающиеся - до 0,3% углерода.
2. 2. Удовлетворительно сваривающиеся - до 0,38% углерода.
3. 3. Ограничено сваривающиеся - до 0,48% углерода.
4. 4. Плохо сваривающиеся - свыше 0,48% углерода.

Как видно, основным критерием этого разделения является количество углерода (не эквивалента углерода). Углерод влияет на склонность к закалочным структурам в околошовной зоне и на образование холодных трещин при наличии таких структур.

Для получения качественного сварного соединения из сталей с плохой свариваемостью необходимо применять различные специальные технологические приемы, например различные виды термообработки (подогрев, отжиг, нормализация, отпуск) как перед сваркой, так и в процессе сварки и после нее.

При оценке сталей на свариваемость учитывают следующее

Углерод увеличивает твердость и уменьшает пластичность, приводит к закаливаемости ЗТВ и к появлению трещин, к увеличению количества газовых пор в процессе окисления при сварке.

Марганец - при содержании до 1% не ухудшает свариваемость и не затрудняет сварку. В качестве хорошего раскислителя он способствует уменьшению содержания кислорода в стали. Однако при содержании более 2,5% свариваемость ухудшается, так как повышается твердость стали, появляются закалочные структуры, могут быть трещины.

Кремний - до 1% вводится как раскислитель и не влияет на свариваемость. Но при содержании кремния более 2,5% свариваемость ухудшается, так как образуются тугоплавкие оксиды, ведущие к появлению шлаковых включений, повышаются прочность и твердость, а вместе с этим и хрупкость.

Хром - до 0,6% не отражается на свариваемости. При содержании хрома более 1% свариваемость ухудшается и особо при повышении содержания углерода.

Никель - в обычных углеродистых сталях никеля до 0,3%, а в высоколегирующих - до 28%. Никель, вместе с прочностью, повышает и пластичность металла сварного соединения и не ухудшает, а даже улучшает свариваемость.

Молибден - в сталях от 0,5 до 3% существенно увеличивает прочность и ударную вязкость стали, но ухудшает свариваемость, повышает склонность к образованию трещин в шве и переходной зоне.

Медь - содержание ее в сталях до 1% улучшает свариваемость, повышает их прочность, пластические свойства, ударную вязкость и коррозионную стойкость.

Принципиальная, или физическая, свариваемость Сварочные работы Сварка малоуглеродистых сталей