Влияние различных компонентов стали на ее свойства и свариваемость. Часть 1

Углерод (У) повышает предел текучести и временное сопротивление стали, однако уменьшает пластичность и свариваемость стали. Поэтому в сварных конструкциях применяются только низкоуглеродистые стали: (углерода до 0,25%).

Кремний (С) раскисляет сталь, поэтому его количество возрастает от кипящей к спокойной стали. Он, как и углерод, но в меньшей степени, увеличивает предел текучести и временное сопротивление, но несколько ухудшает свариваемость, стойкость против коррозии и сильно снижает ударную вязкость. Вредное влияние кремния может компенсироваться повышенным содержанием марганца.

Марганец (Г) увеличивает предел текучести и временное сопротивление стали, незначительно снижая ее пластические свойства и мало влияя на свариваемость.

Медь (Д) несколько повышает прочность стали и увеличивает стойкость ее против коррозии. Избыточное (более 1,0%) содержание меди способствует старению стали (старение - см. ниже).

Алюминий (Ю) хорошо раскисляет сталь, нейтрализует вредное влияние фосфора, несколько повышает ее ударную вязкость.

Азот (А) в несвязанном состоянии увеличивает хрупкость стали, особенно при низких температурах, и способствует ее старению. В химически связанном состоянии с алюминием, ванадием, титаном и ниобием азот, образуя нитриды, становится легирующим элементом, улучшающим структуру и механические свойства. Азота в металле шва содержится до 0,1 %.

Никель (Н), хром (X), вольфрам (В), молибден (М), титан (Т), бор (Р) являются легирующими компонентами, улучшающими те или иные механические свойства стали, а никель, кроме того, всегда улучшает и свариваемость сталей.

Однако в сталях еще имеются неизбежные примеси, которые отрицательно влияют на механические и конструкционные характеристики.

Фосфор резко уменьшает пластичность и ударную вязкость стали, а также делает ее хладоломкой (хрупкой при отрицательных температурах). Допускается в сталях не более 0,08%.

Сера несколько уменьшает прочностные характеристики стали и, главное, делает ее красноломкой, хрупкой и склонной к образованию трещин при температуре 800-1100ºС, что влечет за собой появление сварочных трещин. Допускается в сталях 0,02- 0,06%, в некоторых до 0,01%.

Кислород, водород и азот, которые могут попасть в расплавленный металл из воздуха и остаться там, ухудшают структуру и свариваемость стали и способствуют увеличению ее хрупкости. В сталях кислорода допускается не более 0,20%. В металле шва кислорода, как правило, не более 0,05%, водорода - 3-20 см³/100 г.

В зависимости от степени раскисления различают спокойную (СП), полуспокойную (ПС) и кипящую (К) стали. Остывание спокойной стали при разливе ее в изложницы происходит спокойно, без бурного выделения содержащихся в ней газов и образования газовых пузырей, приводящих впоследствии к внутренним порокам и расслоению металла при прокате. Спокойная сталь имеет лучшую структуру и однородное строение. Эти показатели в полуспокойной и кипящей сталях соответственно ниже, поэтому для ответственных конструкций с большими усилиями, а также при знакопеременных и вибрационных рабочих нагрузках в узлах применяют спокойную сталь, а в менее ответственных - полуспокойную и даже кипящую.

По своей структуре низкоуглеродистая сталь является однородным кристаллическим телом, состоящим из зерен (кристаллов) феррита, занимающих почти весь объем стали, а также перлитовых и цементитовых включений между зернами феррита и по его граням.

Оборудование и технология сварки и резки Сварочные работы Влияние различных компонентов стали на ее свойства и свариваемость. Часть 2

Влияние различных компонентов стали на ее свойства и свариваемость