Steel weldability: pag-uuri. Mga pangkat ng weldability ng mga bakal

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2024-01-02 14:03

Ang bakal ang pangunahing materyal sa istruktura. Ito ay isang bakal-carbon na haluang metal na naglalaman ng iba't ibang mga impurities. Ang lahat ng mga sangkap na kasama sa komposisyon nito ay nakakaapekto sa mga katangian ng ingot. Ang isa sa mga teknolohikal na katangian ng mga metal ay ang kakayahang bumuo ng mga de-kalidad na welded joints.

Mga salik na tumutukoy sa weldability ng bakal

Ang pagsusuri ng weldability ng bakal ay ginagawa sa pamamagitan ng halaga ng pangunahing indicator - ang katumbas ng carbon ng С_{equiv. Ito ay isang conditional coefficient na isinasaalang-alang ang antas ng impluwensya ng nilalaman ng carbon at ang mga pangunahing elemento ng alloying sa mga katangian ng weld.}

Ang mga sumusunod na salik ay nakakaapekto sa weldability ng mga bakal:

1. Nilalaman ng carbon.
2. Pagkakaroon ng mga mapaminsalang dumi.
3. Degree ng doping.
4. Microstructure view.
5. Mga kondisyon sa kapaligiran.
6. Kapal ng metal.

Ang pinakakabatirang parameter ay ang kemikal na komposisyon.

Pamamahagi ng mga bakal ayon sa mga pangkat ng weldability

Napapailalim salahat ng mga salik na ito, ang weldability ng bakal ay may iba't ibang katangian.

Pag-uuri ng mga bakal ayon sa weldability.

• Good (kapag С_{eq≧0, 25%): para sa low-carbon steel parts; ay hindi nakadepende sa kapal ng produkto, lagay ng panahon, pagkakaroon ng paghahanda sa trabaho.}
• Kasiya-siya (0.25%≦С_{eq≦0.35%): may mga paghihigpit sa mga kondisyon sa kapaligiran at ang diameter ng welded na istraktura (temperatura ng hangin hanggang -5, sa kalmado panahon, kapal hanggang 20 mm).}
• Limited (0.35%≦C_{eq≦0.45%): Kinakailangan ang pre-heating upang makabuo ng de-kalidad na tahi. Itinataguyod nito ang "smooth" austenitic transformations, ang pagbuo ng mga matatag na istruktura (ferritic-pearlitic, bainitic).}
• Masama (С_{eq≧0, 45%): ang pagbuo ng mechanically stable na welded joint ay imposible nang walang nakaraang paghahanda ng temperatura ng mga gilid ng metal, pati na rin ang kasunod na paggamot sa init ng welded na istraktura. Ang karagdagang pag-init at makinis na paglamig ay kinakailangan para mabuo ang nais na microstructure.}

Pinapadali ng mga pangkat ng steel weldability ang pag-navigate sa mga teknolohikal na feature ng welding specific grades ng iron-carbon alloys.

Heat treatment

Depende sa pangkat ng weldability ng mga bakal at sa kaukulang mga teknolohikal na tampok, ang mga katangian ng welded joint ay maaaring iakma gamit ang sunud-sunod na mga epekto sa temperatura. Mayroong 4 na pangunahing paraan ng paggamot sa init: hardening, tempering,pagsusubo at pag-normalize.

Ang pinakakaraniwan ay ang pagsusubo at tempering para sa tigas at sabay-sabay na lakas ng weld, pampawala ng stress, pag-iwas sa crack. Ang antas ng tempering ay depende sa materyal at ninanais na mga katangian.

Isinasagawa ang heat treatment ng mga istrukturang metal sa panahon ng paghahanda:

• annealing - upang mapawi ang stress sa loob ng metal, na tinitiyak ang lambot at pliability nito;
• preheated para mabawasan ang pagkakaiba ng temperatura.

Ang makatuwirang pamamahala ng mga impluwensya sa temperatura ay nagbibigay-daan sa:

• ihanda ang bahagi para sa trabaho (alisin ang lahat ng panloob na stress sa pamamagitan ng paggiling ng mga butil);
• bawasan ang mga pagkakaiba sa temperatura sa malamig na metal;
• pagbutihin ang kalidad ng welded object sa pamamagitan ng thermally correcting sa microstructure.

Ang pagwawasto ng mga katangian ayon sa mga pagkakaiba ng temperatura ay maaaring lokal o pangkalahatan. Ang pag-init ng gilid ay isinasagawa gamit ang gas o electric arc equipment. Ginagamit ang mga espesyal na furnace para painitin ang buong bahagi at palamig ito nang maayos.

Impluwensiya ng microstructure sa mga ari-arian

Ang esensya ng mga proseso ng heat treatment ay batay sa mga pagbabagong istruktura sa loob ng ingot at ang epekto nito sa solidified na metal. Kaya, kapag pinainit sa temperatura na 727 ˚C, ito ay isang halo-halong butil na austenitic na istraktura. Tinutukoy ng paraan ng paglamig ang mga opsyon sa pagbabago:

1. Sa loob ng oven (bilis 1˚C/min) - nabuo ang mga istruktura ng perlite na may tigas na humigit-kumulang 200 HB (Brinell hardness).
2. Naka-onhangin (10˚С/min) – sorbitol (ferrite-pearlite grains), tigas 300 HB.
3. Oil (100˚C/min) – troostite (ferrite-cementite microstructure), 400 HB.
4. Tubig (1000˚C/min) – martensite: matigas (600 HB) ngunit malutong na istraktura ng acicular.

Ang welding joint ay dapat may sapat na tigas, lakas, mga indicator ng kalidad ng plasticity, kaya ang mga martensitic na katangian ng tahi ay hindi katanggap-tanggap. Ang mga low-carbon alloy ay may ferritic, ferrite-pearlitic, ferrite-austenitic na istraktura. Katamtamang carbon at katamtamang haluang metal steels - pearlitic. High-carbon at high-alloyed - martensitic o troostite, na mahalagang dalhin sa isang ferritic-austenitic form.

Mild steel welding

Ang weldability ng mga carbon steel ay tinutukoy ng dami ng carbon at mga dumi. Nagagawa nilang masunog, nagiging mga gas na anyo at nagbibigay ng mababang kalidad na seam porosity. Ang asupre at posporus ay maaaring puro sa mga gilid ng mga butil, na nagpapataas ng hina ng istraktura. Ang welding ay ang pinaka-pinasimple, gayunpaman, nangangailangan ng indibidwal na diskarte.

Ang karaniwang kalidad na carbon steel ay nahahati sa tatlong grupo: A, B at C. Ang welding work ay isinasagawa gamit ang metal ng group C.

AngWeldability ng steel grades VST1 - VST4, alinsunod sa GOST 380-94, ay nailalarawan sa pamamagitan ng kawalan ng mga paghihigpit at karagdagang mga kinakailangan. Ang welding ng mga bahagi na may diameter na hanggang 40 mm ay nangyayari nang walang pag-init. Mga posibleng tagapagpahiwatig sa mga grado: G - mataas na nilalaman ng mangganeso; kp, ps, cn - "kumukulo", "semi-calm", "calm"ayon sa pagkakabanggit.

Ang mababang-carbon na kalidad na bakal ay kinakatawan ng mga grado na may pagtatalaga ng daan-daang carbon, na nagpapahiwatig ng antas ng deoxidation at nilalaman ng manganese (GOST 1050-88): bakal 10 (10kp din, 10ps, 10G), 15 (15kp din, 15ps, 15G), 20 (20kp din, 20ps, 20G).

Upang matiyak ang kalidad ng weld, kinakailangang isagawa ang proseso ng saturation ng weld pool na may carbon C at manganese Mn.

Mga paraan ng welding:

1. Manu-manong arko gamit ang mga espesyal na electrodes na una nang na-calcine, na may diameter na 2 hanggang 5 mm. Mga Uri: E38 (para sa katamtamang lakas), E42, E46 (para sa mahusay na lakas hanggang 420 MPa), E42A, E46A (para sa mataas na lakas ng mga kumplikadong istruktura at ang kanilang operasyon sa mga espesyal na kondisyon). Ang welding na may OMM-5 at UONI 13/45 rods ay isinasagawa sa ilalim ng pagkilos ng direktang kasalukuyang. Ang pagtatrabaho sa mga electrodes TsM-7, OMA-2, SM-11 ay isinasagawa gamit ang isang kasalukuyang anumang katangian.
2. Gas welding. Kadalasan ay hindi kanais-nais, ngunit posible. Isinasagawa ito gamit ang filler wire Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08GS. Ang manipis na low-carbon na metal (d 8mm) ay hinangin sa kaliwang paraan, makapal (d 8mm) - sa tamang paraan. Maaaring alisin ang mga kakulangan sa mga katangian ng tahi sa pamamagitan ng pag-normalize o pagsusubo.

Ang welding ng low-carbon steels ay ginagawa nang walang karagdagang pag-init. Para sa mga detalye ng isang simpleng form, walang mga paghihigpit. Mahalagang protektahan ang mga istruktura ng volumetric at lattice mula sa hangin. Ito ay kanais-nais na magwelding ng mga kumplikadong bagay sa isang pagawaan sa isang temperatura na hindi mas mababa sa 5˚С.

Kaya, para sa mga grade VST1 - VST4, steel 10 - steel 20 - mahusay ang weldability, halosnang walang mga paghihigpit, na nangangailangan ng karaniwang indibidwal na pagpili ng paraan ng welding, uri ng electrode at kasalukuyang mga katangian.

Medium at high carbon structural steels

Ang saturation ng alloy na may carbon ay nakakabawas sa kakayahan nitong bumuo ng magagandang compound. Sa proseso ng mga thermal effect ng isang arko o isang siga ng gas, ang asupre ay naipon sa mga gilid ng mga butil, na humahantong sa pulang brittleness, posporus sa malamig na brittleness. Kadalasan, ang mga materyales na pinaghalo ng manganese ay hinangin.

Kabilang dito ang mga istrukturang bakal na ordinaryong kalidad VSt4, VSt5 (GOST 380-94), mataas na kalidad na 25, 25G, 30, 30G, 35, 35G, 40, 45G (GOST 1050-88) ng iba't ibang metalurhikong produksyon.

Ang esensya ng trabaho ay upang bawasan ang dami ng carbon sa weld pool, ibabad ang metal sa loob nito ng silicon at manganese, at matiyak ang pinakamainam na teknolohiya. Kasabay nito, mahalagang pigilan ang labis na pagkawala ng carbon, na maaaring humantong sa destabilization ng mga mekanikal na katangian.

Mga tampok ng welding na may medium at high carbon steels:

1. Initial edge heating hanggang 100-200˚С para sa lapad hanggang 150 mm. Ang mga grade Vst4 at steel 25 lamang ang hinangin nang walang karagdagang pag-init. Para sa medium-carbon steels na may kasiya-siyang weldability, ang buong normalisasyon ay isinasagawa bago simulan ang trabaho. Kinakailangan ang pre-annealing para sa mga high-carbon steel.
2. Ang arc welding ay isinasagawa gamit ang mga coated calcined electrodes, na may sukat mula 3 hanggang 6 mm (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7), sa ilalim ng direktang kasalukuyang. posibleng magtrabahoflux o shielding gas (CO_{2, argon).}
3. Isinasagawa ang gas welding gamit ang carburizing flame, left hand method, na may preheating sa temperatura na 200˚C, na may pare-parehong mababang power supply ng acetylene.
4. Mandatory heat treatment ng mga bahagi: hardening at tempering o hiwalay na tempering para mabawasan ang internal stresses, maiwasan ang pag-crack, mapahina ang mga tumigas na martensitic at troostite structures.
5. Isinasagawa ang contact spot welding nang walang limitasyon.

Kaya, ang medium- at high-carbon structural steels ay halos hinangin nang walang mga paghihigpit, sa isang panlabas na temperatura na hindi bababa sa 5˚С. Sa mas mababang temperatura, kinakailangan ang paunang pag-init at mataas na kalidad na paggamot sa init.

Welding ng mababang alloy na bakal

Ang mga bakal na haluang metal ay mga bakal na puspos ng iba't ibang mga metal habang natutunaw upang makuha ang ninanais na mga katangian. Halos lahat ng mga ito ay may positibong epekto sa katigasan at lakas. Ang Chrome at nickel ay bahagi ng heat-resistant at stainless alloys. Ang vanadium at silikon ay nagbibigay ng pagkalastiko, ay ginagamit bilang isang materyal para sa paggawa ng mga bukal at bukal. Ang molibdenum, mangganeso, titan ay nagdaragdag ng paglaban sa pagsusuot, tungsten - pulang tigas. Kasabay nito, positibong nakakaapekto sa mga katangian ng mga bahagi, pinalala nila ang weldability ng bakal. Bilang karagdagan, ang antas ng hardening at pagbuo ng mga martensitic na istruktura, panloob na stress at ang panganib ng pag-crack sa mga tahi ay tumataas.

Ang weldability ng mga bakal na haluang metal ay tinutukoy din ng mga itokomposisyon ng kemikal.

Low-alloyed low-carbon steels 2GS, 14G2, 15G, 20G (GOST 4543-71), 15HSND, 16G2AF (GOST 19281-89) ay mahusay na hinangin. Sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon, hindi sila nangangailangan ng karagdagang pag-init at paggamot sa init sa dulo ng mga proseso. Gayunpaman, mayroon pa ring ilang mga paghihigpit:

• Makitid na hanay ng mga pinapayagang thermal condition.
• Dapat isagawa ang trabaho sa temperaturang hindi mas mababa sa -10˚С (sa mga kondisyon ng mas mababang temperatura sa atmospera, ngunit hindi mas mababa sa -25˚С, ilapat ang preheating hanggang 200˚С).

Mga posibleng paraan:

• Electric arc welding na may direktang kasalukuyang 40 hanggang 50 A, mga electrodes E55, E50A, E44A.
• Awtomatikong lubog na arc welding gamit ang filler wire Sv-08GA, Sv-10GA.

Ang weldability ng bakal na 09G2S, 10G2S1 ay maganda rin, ang mga kinakailangan at posibleng paraan ng pagpapatupad ay pareho sa mga haluang metal na 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15KhSND, 16G2AF. Ang isang mahalagang katangian ng mga haluang metal 09G2S, 10G2S1 ay ang kawalan ng pangangailangan na maghanda ng mga gilid para sa mga bahagi na may diameter na hanggang 4 cm.

Welding ng medium alloy steels

Ang mga medium-alloyed na bakal na 20KhGSA, 25KhGSA, 35KhGSA (GOST 4543-71) ay gumagawa ng mas makabuluhang pagtutol sa pagbuo ng mga maluwag na tahi. Nabibilang sila sa pangkat na may kasiya-siyang weldability. Nangangailangan sila ng preheating sa mga temperatura na 150-200˚С, multilayer welds, hardening at tempering kapag natapos ang welding. Mga Pagpipilian:

• Kasalukuyan at electrode diameter kapag hinang gamit ang electric arcay pinili nang mahigpit depende sa kapal ng metal, na isinasaalang-alang ang katotohanan na ang mas manipis na mga gilid ay mas tumigas sa panahon ng trabaho. Kaya, na may diameter ng produkto na 2-3 mm, ang kasalukuyang halaga ay dapat nasa loob ng 50-90 A. Sa kapal ng gilid na 7-10 mm, ang direktang kasalukuyang ng reverse polarity ay tumataas sa 200 A gamit ang mga electrodes na 4-6 mm. Ginagamit ang mga rod na may cellulose o calcium fluoride protective coatings (Sv-18KhGSA, Sv-18KhMA).
• Kapag nagtatrabaho sa isang proteksiyon na kapaligiran ng gas CO_{2 kinakailangang gumamit ng wire na Sv-08G2S, Sv-10G2, Sv-10GSMT, Sv-08Kh3G2SM na may diameter na pataas hanggang 2 mm.}

Ang argon arc method o submerged arc welding ay kadalasang ginagamit para sa mga materyales na ito.

Mga bakal na lumalaban sa init at mataas ang lakas

Ang welding na may heat-resistant na iron-carbon alloys 12MX, 12X1M1F, 25X2M1F, 15X5VF ay dapat isagawa nang may preheating sa temperaturang 300-450˚С, na may final hardening at high tempering.

• Electric arc welding sa isang cascade na paraan upang magdisenyo ng multilayer seam, gamit ang calcined coated electrodes UONII 13 / 45MH, TML-3, TsL-30-63, TsL-39.
• Gas welding na may acetylene supply 100 dm3/mm gamit ang mga filler materials Sv-08KhMFA, Sv-18KhMA. Isinasagawa ang koneksyon ng tubo sa nakaraang gas heating ng buong joint.

Kapag nagwe-welding ng medium-alloyed na high-strength na materyales na 14Kh2GM, 14Kh2GMRB, mahalagang sundin ang parehong mga patakaran tulad ng para sa mga bakal na lumalaban sa init, na isinasaalang-alang ang ilang mga nuances:

• Masusing paglilinismga gilid at paggamit ng mga tacks.
• Mataas na temperatura na pagsusubo ng electrode (hanggang 450˚C).
• Painitin muna hanggang 150˚C para sa mga bahaging higit sa 2 cm ang kapal.
• Mabagal na paglamig ng tahi.

Mga high alloy na bakal

Ang paggamit ng isang espesyal na teknolohiya ay kinakailangan kapag hinang ang mga high-alloy na bakal. Kabilang dito ang malaking hanay ng hindi kinakalawang, lumalaban sa init at lumalaban sa init na mga haluang metal, ang ilan sa mga ito: 09Kh16N4B, 15Kh12VNMF, 10Kh13SYu, 08Kh17N5MZ, 08Kh18G8N2T, 03Kh16N15MZB, 15Kh16N15MZB. Ang weldability ng mga bakal (GOST 5632-72) ay kabilang sa ika-4 na pangkat.

High carbon high alloy steel na katangian ng weldability:

1. Kinakailangan na bawasan ang kasalukuyang lakas ng average na 10-20% dahil sa mababang thermal conductivity ng mga ito.
2. Dapat isagawa ang welding na may puwang, mga electrodes na hanggang 2 mm ang laki.
3. Bawasan ang nilalaman ng phosphorus, lead, sulfur, antimony, dagdagan ang kasaganaan ng molybdenum, vanadium, tungsten sa pamamagitan ng paggamit ng mga espesyal na coated rods.
4. Ang pangangailangang bumuo ng mixed weld microstructure (austenite + ferrite). Tinitiyak nito ang ductility ng idinepositong metal at ang pagliit ng panloob na stress.
5. Mandatory edge heating sa bisperas ng welding. Pinipili ang temperatura sa saklaw mula 100 hanggang 300˚С, depende sa microstructure ng mga istruktura.
6. Ang pagpili ng mga coated electrodes sa arc welding ay tinutukoy ng uri ng mga butil, mga katangian at kondisyon ng pagtatrabaho ng mga bahagi: para sa austenitic steel 12X18H9: UONII 13 / NZh, OZL-7, OZL-14 na may Sv-06Kh19N9T coatings,Sv-02X19H9; para sa martensitic steel 20Kh17N2: UONII 10Kh17T, AN-V-10 na pinahiran ng Sv-08Kh17T; para sa austenitic-ferritic steel 12Kh21N5T: TsL-33 na pinahiran ng Sv-08Kh11V2MF.
7. Kapag nagwelding ng gas, ang supply ng acetylene ay dapat tumutugma sa halaga na 70-75 dm3/mm, ang filler wire na ginamit ay Sv-02Kh19N9T, Sv-08Kh19N10B.
8. Ang mga nakalubog na arc operation ay posible gamit ang NZh-8.

Ang weldability ng bakal ay isang relatibong parameter. Depende ito sa kemikal na komposisyon ng metal, microstructure nito at pisikal na katangian. Kasabay nito, ang kakayahang bumuo ng mga de-kalidad na joint ay maaaring iakma sa tulong ng isang pinag-isipang teknolohikal na diskarte, mga espesyal na kagamitan at mga kondisyon sa pagtatrabaho.