ТехСправочник
Суббота, 25.11.2017, 01:19
Меню справочника

Форма входа

Категории раздела
Газовая сварка и резка металлов. [57]
Монтаж и эксплуатация подшипниковых узлов. [32]
Муфты приводов - справочные материалы. [7]
Вентиляционное оборудование - справочник. [34]
Справочник по обработке инструментальных материалов [40]
Справочник по деревообрабатывающему инструменту. [41]
Справочник по художественному литью. [44]
Справочное пособие слесаря-сборщика [33]
Справочник по чеканке металла. [13]

Поиск по справочнику

Календарь
«  Март 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031

Наш опрос
Какая наука Вам интересна?
Всего ответов: 402

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Главная » 2017 » Март » 15 » Основные свойства углеродистых и легированных сталей. Свариваемость стали.
12:27
Основные свойства углеродистых и легированных сталей. Свариваемость стали.





Основные свойства углеродистых и легированных сталей
Технологические пробы на свариваемость стале
Сталью называется сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода не превышает 2%. Кроме углерода сталь содержит небольшое количество марганца, кремния, серы и фосфора.
Стали подразделяются: по назначению — на конструкционные и инструментальные; по способу производства — на мартеновские, выплавляемые в мартеновских печах; бессемеровские, получаемые в конвертерах, имеющих футеровку из кислых материалов; томасовские, получаемые в конвертерах с футеровкой из основных материалов, и электросталь, выплавляемую в дуговых или индукционных высокочастотных печах; по химическому составу — на углеродистые и легированные.
Легированные стали, кроме углерода, содержат повышенное количество марганца и кремния, хрома, никеля, молибдена, вольфрама, ванадия и др., которые придают этим сталям особые свойства, например, жаростойкость, повышенную прочность и твердость, коррозионную стойкость.
Для изготовления сварных конструкций большое распространение получила углеродистая сталь обыкновенного качества, поставляемая по ГОСТ 380—71.
Углеродистая обыкновенного качества сталь в зависимости от назначения подразделяется на три группы: группа А — поставляемая по механическим свойствам; группа Б — поставляемая по химическому составу; группа В — поставляемая по механическим свойствам и химическому составу.
В зависимости от нормируемых показателей стали группы А подразделяются на три категории — Al, А2, A3; стали группы Б — на две категории— Б! и Б2; груп¬пы В — на шесть категорий — Bl, В2, ВЗ, В4, В5, В6. Для стали группы А установлены марки СтО, Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, Ст5, Стб. Для стали группы Б марки БСтО, БСт1, БСт2, БСтЗ, БСт4, БСт5, БСтб. Сталь группы В изготовляется мартеновским и конвертерным способами. Для нее установлены марки ВСт2, ВСтЗ, ВСт4, ВСт5.
Буквы Ст обозначают сталь, цифры от 0 до 6 — условный номер марки стали в зависимости от химического состава и механических свойств. Буквы Б и В перед обозначением марки указывают на группу стали, группа А в обозначении не указывается. Если сталь относится к кипящей, ставится индекс «кп», если к полустойкой — «пс» и спокойной — «СП».
По видам проката сталь бывает листовая, широкополосная, сортовая (полосовая, круглая и др.), фасонная (швеллер, уголок, двутавр).
Арматурная сталь в зависимости от технологии изготовления подразделяется на стержневую и проволочную арматуру, а в зависимости от профиля — на гладкую и периодического профиля.
Качественные углеродистые конструкционные стали применяют для изготовления ответственных сварных конструкций. Качественные стали по ГОСТ 1050—74 маркируются двухзначными цифрами, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, марки 10, 15, 20 и т.д. означают, что сталь содержит в среднем 0,10%, 0,15%, 0,20% углерода.
Сталь по ГОСТ 1050—74 изготовляют двух групп: группа 1— с нормальным содержанием марганца (0,25— 0,80%), группа II — с повышенным содержанием марганца (0,70—1,2%). При повышенном содержании марганца в обозначение дополнительно вводится буква Г, указывающая, что сталь имеет повышенное содержание марганца.
Легированные стали кроме обычных примесей содержат элементы, специально вводимые в определенных количествах для обеспечения требуемых свойств. Эти элементы называются легирующими. Легированные стали подразделяются в зависимости от содержания легирующих элементов на низколегированные (2,5% легирующих элементов), среднелегированные (от 2,5 до 10%) и высоколегированные (свыше 10%).
Легированные стали маркируются цифрами и буквами, указывающими примерный состав стали. Буква показывает, какой легирующий элемент входит в состав стали, а стоящие за ней цифры — среднее содержание элемента в процентах. Если элемента содержится менее 1%, то цифры за буквой не ставятся. Первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.
Для легирующих элементов приняты следующие буквенные обозначения: Б —ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, К—кобальт, М —молибден, Н — никель, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, X — хром, Ю — алюминий. Буква А в конце марки указывает, что сталь является высококачественной и содержит минимальное количество вредных примесей серы и фосфора.
Влияние основных элементов на свойства углеродистых сталей. По содержанию углерода стали делятся на низкоуглеродистые, содержащие от 0,05 до 0,25% углерода; среднеуглеродистые — от 0,25 до 0,6% углерода и высокоуглеродистые — свыше 0,6% углерода. С увеличением содержания углерода повышаются предел прочности стали, твердость и хрупкость при одновременном уменьшении относительного удлинения и ударной вязкости.
Содержание углерода в обычных конструкционных сталях в пределах до 0,25% не ухудшает свариваемости стали. При более высоком содержании углерода свариваемость стали ухудшается, так как в зонах термического влияния образуются закалочные структуры, приводящие к трещинам. Повышение содержания углерода в присадочном металле вызывает пористость шва.
Марганец содержится в стали в пределах 0,3— 0,8%. В указанных пределах марганец не затрудняет процесс сварки. При сварке среднемарганцовистых сталей с содержанием марганца 1,8—2,5% возникает опасность появления трещин в связи с тем, что марганец способствует закаливаемости стали.
Кремний содержится в низко- и среднеуглеродистой стали в пределах 0,02—0,35%. В указанных пределах он не вызывает затруднений при сварке. При содержании кремния в специальных сталях от 0,8 до 1,5% сварка затрудняется из-за высокой жидкотекучести кремнистой стали и образования тугоплавких окислов кремния.
Сера является вредной примесью в стали. Она образует с железом химическое соединение, называемое сернистым железом. Сталь с примесью серы дает трещины в нагретом состоянии, т. е. становится красноломкой. Содержание серы в стали не должно превышать 0,055%. Свариваемость стали с повышением содержания серы резко ухудшается.
Фосфор также является вредной примесью в стали. Содержание его в стали не должно превышать 0,05%. Фосфор образует с железом химическое соединение — фосфористое железо. Фосфор увеличивает твердость и хрупкость стали, вызывает хладноломкость, т. е. появление трещин в холодном состоянии.
Ванадий в легированных сталях содержится в пределах 0,2—0,8%. Он способствует закаливаемости стали, что затрудняет сварку. В процессе сварки ванадий активно окисляется и выгорает.
Вольфрам в легированных сталях содержится в пределах от 0,8 до 18%. Вольфрам увеличивает твердость стали и затрудняет процесс сварки, так как сильно окисляется.
Никель в низкоуглеродистых сталях содержится в пределах 0,2—0,3%, в конструкционных — от 1 до 5% и легированных — от 8 до 35%. Никель в стали увеличивает пластические и прочностные свойства, свариваемости не ухудшает.
Молибден ограничивается содержанием в стали от 0,15 до 0,8%. При сварке способствует образованию трещин, активно окисляется и выгорает.
Хром в низкоуглеродистых сталях содержится в пределах до 0,3%, конструкционных — 0,7—3,5%, легированных хромистых сталях—12—18% и хромоникелевых — 9—35%. Хром затрудняет сварку, так как в процессе сварки образует тугоплавкие карбиды хрома.
Титан и ниобий в высоколегированных хромистых и хромоникелевых сталях при сварке соединяются с углеродом, препятствуя образованию карбидов хрома. Этим титан и ниобий улучшают свариваемость.
Медь в сталях содержится в пределах 0,3—0,8%. Медь улучшает свариваемость, повышает прочность, пластические свойства и коррозионную стойкость стали.
Кислород содержится в сталях в виде закиси железа. Закись железа растворяется в чистом расплавленном железе в количестве до 0,5%, что соответствует содержанию 0,22% кислорода. Растворимость закиси железа в стали уменьшается с повышением содержания углерода. Кислород ухудшает свариваемость стали, снижает ее прочностные и пластические свойства.
Азот растворяется в расплавленном металле, попадая в сварочную ванну из окружающего воздуха. При охлаждении сварочной ванны азот образует химические соединения с железом (нитриды), которые повышают прочность и твердость, и значительно снижают пластичность стали.
Водород — вредная примесь в стали. Водород скапливается в отдельных местах сварочного шва, при сварке вызывает появление пор и мелких трещин.
Приблизительно марку углеродистой стали можно определить пробой на искру. Если испытываемый образец прижать к вращающемуся шлифовальному кругу, то образуется пучок искр. Форма и цвет искр меняются в зависимости от количества углерода и легирующих добавок. Пучок прямых линий представляет собой светящиеся частицы горящего железа, ответвления от прямых линий — вспышки частиц углерода. С увеличением встали содержания углерода основные светящиеся линии делаются короче и тоньше, а разветвления увеличиваются. Стали с содержанием углерода 0,15—0,20% дают соломенно-желтый цвет искр, стали с содержанием углерода 0,25—0,50% — светло-желтый цвет, а с содержанием углерода от 0,6 до 1,1 % —белый цвет. Стали с более высоким содержанием углерода дают темно-красный цвет искр.
Стали поставляются предприятиям по видам проката. На торце полосы, уголка или другого профиля наносится краска в зависимости от марки стали. Углеродистые стали обыкновенного качества марок СтО, БСтО, Ст1 окрашиваются на торце в красный и зеленый цвета, БСт1, Сг2, БСт2 — в белый и черный, ВСт2, СтЗ, БСтЗ, ВСтЗ — в желтый, Ст4, БСт4 — в красный, ВСт4, Ст5, БСт5 — в черный, ВСт5, Стб, БСтб — в синий цвет.
Углеродистая качественная конструкционная сталь марок 0,8, Юкп, 10, 15, 15кп, 20 окрашивается на торцах в белый цвет, сталь 25, 30, 35, 40 — в белый и желтый цвета, сталь 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 —в белый и коричневый цвета, сталь 15Г, 20Г, 25Г, ЗОГ, 35Г, 40Г — в коричневый цвет.
Легированные конструкционные стали: хромистые — в зеленый и желтый цвета, марганцовистые—в коричневый и синий, хромоникелиевые — в желтый и черный, хромомолибденовые — в зеленый и фиолетовый цвета.
Высоколегированные стали окрашиваются на торце: хромоникелевые— в алюминиевый и красный цвета, хромоникелетитановые — в алюминиевый и синий цвета.


Свариваемость стали

Свариваемостью называется способность металлов образовывать при установленной технологии сварки сварное соединение, металл шва которого имел бы ме¬ханические свойства, близкие к основному металлу.
При определении понятия свариваемости различают металлургическую и технологическую свариваемость.
Металлургическая свариваемость определяется процессами, протекающими в зоне сплавления свариваемых деталей, в результате которых образуется неразъемное сварное соединение. На границе соприкосновения соединяемых деталей происходят физико-химические процессы, протекание которых определяется свойствами соединяемых металлов. Однородные металлы (одного химического состава) обладают одинаковой металлургической свариваемостью. Сварка разнородных металлов может не произойти, так как свойства таких металлов иногда не в состоянии обеспечить протекание необходимых физико-химических процессов в зоне сплавления, поэтому эти металлы не обладают металлургической свариваемостью.
Под технологической свариваемостью понимается возможность получения сварного соединения определенным способом сварки. При различных способах сварки происходит окисление компонентов сплавов. В стали, например, выгорает углерод, кремний, марганец, окисляется железо.
В связи с этим в определение технологической свариваемости входит определение химического состава, структуры и свойств металла шва в зависимости от способа сварки, оценка структуры и механических свойств околошовной зоны, склонности стали к образованию трещин, оценка получаемого при сварке сварного соединения.
Технологическая свариваемость устанавливает оптимальные режимы и способы сварки, технологическую последовательность выполнения сварочных работ, обеспечивающие получение требуемого сварного соединения. На свариваемость оказывают влияние углерод и легирующие элементы, входящие в состав стали.
О свариваемости стали известного химического состава судят по эквивалентному содержанию углерода. Для этого каждый легирующий элемент оценивают с точки зрения его влияния на твердость (закаливаемость) стали.По свариваемости стали подразделяются на четыре группы: первая группа — хорошо сваривающиеся, вторая— удовлетворительно, третья — ограниченно, четвертая — плохо сваривающиеся.
К первой группе относятся стали, у которых Сэкв не более 0,25%. Эти стали при обычных способах сварки не дают трещин. Сварка этих сталей ведется без подогрева и после сварки не требуется последующей термообработки, получаются сварные соединения высокого качества.
Ко второй группе относятся стали, у которых Сэкв находится в пределах 0,2—0,35%. Для получения сварных соединений с хорошим качеством требуется строгое соблюдение режимов сварки, применение специального присадочного металла, особо тщательной очистки свариваемых кромок и нормальные температурные условия, а в некоторых случаях предварительный подогрев до 100— 150° С с последующей термообработкой.
К третьей группе относятся стали, у которых Сэкв в пределах 0,35—0,45%. К этой группе относятся стали, которые в обычных условиях сварки склонны к образованию трещин. Сварка этих сталей ведется с предварительным подогревом до 250—400° С с последующим отпуском.
К четвертой группе сталей относятся стали, у которых С экв более 0,45%. Такие стали трудно поддаются сварке и склонны к образованию трещин. Сварка этих сталей должна выполняться с предварительным подогревом и последующей термообработкой.
Классификация основных марок стали по свариваемости приведена в табл. 44.
В процессе сварки в сварном соединении возможно образование трещин. По расположению относительно оси шва они могут быть продольными и поперечными. Трещины являются наиболее опасным дефектом, так как исправление их требует сложной подготовки. Часто трещины ведут к неисправимому браку.
ли по сравнению с влиянием углерода. Эквивалентное содержание углерода может быть определено из выражения:
Эквивалентное содержание углерода - расчет
В зависимости от температур, при которых они образуются, трещины разделяются на две группы: горячие (высокотемпературные) и холодные (низкотемпературные).

44. Классификация основных марок стали по свариваемости
Классификация основных марок стали по свариваемости
Горячие трещины возникают в процессе кристаллизации металла шва. Горячими трещинами называют микро- и макроскопические трещины, проходящие, как правило, по границам кристаллов, а потому вызывают межкристаллическое разрушение. Причинами образования горячих трещин являются неправильное жесткое закрепление свариваемых деталей и повышенное содержание в металле шва серы, углерода, кремния и никеля. Для уменьшения опасности образования горячих трещин необходимо применять сварочные материалы с повышенным содержанием марганца и минимальным количеством серы и углерода, вводить в металл шва модифицирующие элементы (титан, алюминий, медь), производить 1 парку с предварительным подогревом и последующей термообработкой.
Для определения стойкости металла шва против образования горячих трещин проводится технологическая проба на свариваемость — «проба института электросварки им. Е. О. Патона». Образец для испытания представляет собой пластину размерами 200X400 мм (рис. 106). Пластина имеет четыре отверстия диаметром d с треугольным надрезом глубиной 2,5 мм на всю толщину пластины. Пластина двумя поперечными швами приваривается к швеллеру № 20. На пластину наплавляется продольный валик. Готовый образец замораживают углекислотой, после чего подвергают удару пятикилограммовым копром.
Холодные трещины образуются при температурах ниже 300° С в результате возникновения в сварных соединениях значительных внутренних напряжений. Холодные трещины проявляются после окончания сварки.
В закаливающихся сталях образование холодных трещин вызывается влиянием водорода, поступающего из металла в околошовную зону. Для предупреждения образования холодных трещин рекомендуется применять сварочные материалы с минимальным содержанием фосфора, сварку производить на оптимальных режимах. Шов после сварки проковать.
Для определения стойкости металла против образования холодных трещин используется технологическая проба на свариваемость (проба Кировского завода). Для этого в середине пластины (рис. 107) из испытуемой стали делают выточки диаметром 80 мм так, чтобы металл в месте выточки имел толщину 2, 4 и 6 мм. На пластину в центре выточки наплавляют валик, в процессе наплавки нижнюю поверхность пластины охлаждают проточной водой или воздухом. После охлаждения пластины из нее вырезают образцы для изготовления макрошлифов. По этим шлифам судят о наличии трещин в сварном шве и околошовной зоне и оценивают стой¬кость металла против образования холодных трещин.

Категория: Газовая сварка и резка металлов. | Просмотров: 467 | Добавил: Саша | Теги: наплавка, сварка, Сталь
справочник оборудование сварка фото сварщик изготовление ремонт цветы растения штамп пресс-форма ГАЗ семейное свойства сборка слесарь схема электроды Характеристики инструмент металл технология Сталь процесс печь обработка Фотоальбом деталь электрод конструкция режим бисер пресс модель литье опока характеристика форма АЛЬБОМ Подшипник
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright MyCorp © 2017
Бесплатный хостинг uCoz