Свариваемость сталей

Свариваемость сталей
Задать вопрос
Наши специалисты ответят на любой интересующий вопрос по услуге

Такое понятие, как физическая свариваемость стали подразумевает возможность соединения двух конструкционных деталей с образованием шва в области стыка, и, как следствие – получение изделия монолитного типа. Это свойство характерно для всех технических сплавов железа. Процесс сварки может применяться к некоторым сочетаниям стали и неметаллов.

Свариваемость стальных сплавов: основные показатели

Результатом сварки железа или подобного материала является соединение, которое должно отвечать всем утвержденным на законодательном уровне требованиям эксплуатации металлических изделий (согласно ГОСТ 2601). В зависимости от типа металла и образующихся из него сплавов, условия и показатели свариваемости могут существенно отличаться.

Существует понятие уровня свариваемости сталей. Это изменение показателей сварной конструкции по отношению к основному материалу (в том числе, металлу). Этот показатель определяется по количеству вариантов и режимов сварки, которые могут применяться к данному типу металлов. То есть, чем большее количество режимов сварки можно использовать, тем выше степень свариваемости определенного металла. Сталь считается металлом с высоким показателем степени свариваемости.

При оценивании возможности сварки сталей, определяется главный критерий – химический состав используемого сплава. Пластичность, уровень закаливаемости и возможность плавки сплава напрямую зависит от его состава.

На уровень свариваемости определенных металлов могут повлиять такие свойства:

  • Наличие определенных примесей. Компоненты, которые могут определяться в составе железа, могут провоцировать снижение или повышение обрабатываемости материала сваркой.
  • Одним из самых вредных компонентов, содержащихся в железном сплаве, является фосфор. При его повышенной концентрации в составе, в металле может увеличиваться вероятность появления хладоломкости.
  • Красноломкость и наличие горячих трещин могут возникать в материале при свариваемости при наличии в химической формуле такого элемента, как сера.
  • В формуле практически любого типа стали присутствует кремний, но, как правило, его концентрация не превышает 0.3%. В таком количестве он не влияет на качество обрабатываемости металла. Но при увеличении концентрации химического элемента до показателя 1% и выше, могут образовываться тугоплавкие оксиды, тем самым снижается показатель свариваемости.
  • Марганец в составе стали также непосредственно влияет на качество обработки материала. При увеличении концентрации химического элемента возрастает вероятность возникновения серьезных деформаций и трещин в составе металла.
  • Одним из главных легирующих компонентов в формуле стали считается никель. Его концентрация в разных металлах может достигать 35%. Компонент влияет на пластичность и прочность стали, также является важным компонентом для улучшения основных характеристик материала.
  • При определении качества свариваемости сталей необходимо брать во внимание уровень концентрации азота в составе. При охлаждении сварочной ванны, химический элемент может образовывать компоненты, способные увеличить прочность и твердость материала. Также азот в составе материала в большей степени снижает показатель пластичности материала.

Существует классификация железных соединений по свариваемости в соответствии с особенностями структуры и химической структуры стали. Для определения подходящего сплава для сваривания, нужно учитывать состав материалов.

При малом показателе концентрации примесей и химических компонентов, металл лучше поддается сварке. При определении характеристик свариваемости сталей нужно учитывать, что некоторые химические компоненты могут улучшить показатель свариваемости, другие – ухудшить.

Свариваемость: критерии и особенности

Критерии свариваемости всех групп сталей определяются в зависимости от свойств материалов.

К основным показателям относят такие характеристики:

  1. Показатель чувствительности стали к воздействию высоких температур, которые возникают при сварке.
  2. Обладает ли сталь склонностью к образованию зерна с дальнейшей сохранностью пластических и прочностных характеристик, а также вероятностью структурного и фазового изменения в области воздействия высоких температур при сварке.
  3. Химическая активность стали, которая непосредственно влияет на окисляемость при воздействии высоких температур во время сварочного процесса.
  4. Устойчивость стали к образованию трещин и пор, как в холодном, так и горячем состоянии.

Непосредственное влияние на качество металла и его свариваемости оказывает раскисляемость. Эта характеристика определяется из-за концентрации марганца, кремния и прочих химических элементов, а регулируется равномерностью распределения примесей. По такому критерию определяется маркировка металлов: «кп» – кипящая сталь, «пс» – сплав полуспокойной концентрации, «сп» – спокойный металл.

Влияние свариваемости на свойства стальных сплавов

Процесс свариваемости сталей непосредственно влияет на нагрев стали с показателем, превышающим критический в области образования шва. В результате термического воздействия образуется аустенит, или модификация высокотемпературного гранецентрированного типа металла и его сплава. Во время снижения температуры, такое соединение образует новую структуру, показатели и особенности которой напрямую зависят от скорости охлаждения и термокинетических изменений, которые происходят в стали.

Также на качество стыков при сваривании металлов влияет тип соединения:

  • стыковые соединения;
  • нахлесточные стыки;
  • тавровые соединения.

Классификация сталей по свариваемости

Существует классификация сталей по свариваемости, исходя из характеристик материала. Группа металла определяется, учитывая склонность материала к деформации, возникновению трещин и механических свойств соединения.

Исходя из прочностных показателей, определяется следующая классификация металлов:

  • Металлы, обладающие хорошей свариваемостью (при показателе Сэкв≥0.25) могут применяться для сваривания без предварительного прогрева сплава или термической обработки швов. Для снижения напряжения в стали выполняется определенный отпуск. Такое свойство металлов напрямую относится к низкой концентрации углерода в химическом составе материала.
  • Вторая группа металлов склонна при сваривании образовывать трещины или дефекты на швах. Такие изделия относят к металлам с удовлетворительной свариваемостью (0.25%≤Сэкв≤0.35%). Для этих материалов рекомендуется перед началом процесса сварки проводить предварительный подогрев изделия, а также по завершению процесса – изделию необходима термическая обработка, которая способствует снижению напряжения.
  • Металл с ограниченным показателем свариваемости (0.35%≤Сэкв≤0.24%) склонен к образованию трещин во время сваривания. Чтобы исключить вероятность деформации в процессе сваривания, металл необходимо предварительно разогреть, а после сварки – термически обработать.
  • Последняя группа металлов – стали, которые в большинстве случаев после сварки на швах образуют трещины. Их называют металлами плохой свариваемости (Сэкв≥0.45%). При этом, не всегда проблему решает предварительная термическая обработка сплава. Для таких изделий целесообразно использовать многоступенчатое улучшение швов после их сварки.

Для хорошей свариваемости стали применяются различные методы, в том числе, азотирование или закалка металла. Классификация сталей дает возможность легко сориентироваться в технологических характеристиках сварки определенных групп железоуглеродистых сплавов.

Для обеспечения качественного шва двух и более металлических изделий необходимо подобрать способ сварки:

  1. Ручное дуговое сваривание с использованием предварительно прокаленных электродов, которые могут подбираться исходя из параметров железа, диаметром от 2 до 5 мм. Процесс сварки осуществляется под воздействием постоянного тока.
  2. Газовая сварка металлических изделий не так популярна, но возможна. Процесс осуществляет с использованием присадочной проволоки. Возникающие в процессе дефекты на швах устраняются посредством нормализации или отжига.

Все однородные металлы имеют физические свойства свариваемости. Возможность и качество свариваемости разнородных сталей зачастую определяется вероятностью возникновения препятствий протекания необходимых физико-механических процессов в зоне сварки.

Заказать услугу
Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.