На качество сварного соединения влияет не только опыт исполнителя, расходные материалы и оборудование, но и физико-химических характеристик свариваемого металла.
Свариваемость прецизионных сплавов и сталей разделяют на технологическую и физическую. Первая определяет, как металл будет реагировать на сварку и позволит ли создать неразрывное соединение, соответствующей эксплуатационным требованиям. Вторая характеризует способность материала к образованию межатомных связей на границе основного и наплавленного металла.
Как оценивают свариваемость сталей и прецизионных сплавов
Свариваемость материалов — это сложное и многофакторное свойство, которое зависит от способности металла вступать в хим. реакции, пространственного расположения его атомов и ионов, количества углерода и других примесей.
Основные критерии оценки:
- чувствительность к термическому воздействию — указывает на рост зерна, а также изменения структуры металла в шве и зоне теплового воздействия сварки, влияет на прочность и пластичность готовой конструкции или детали;
- устойчивость к образованию горячих трещин — указывает на способность прецизионных сталей и сплавов выдерживать высокие температуры без образования внутренних дефектов;
- склонность к образованию оксидных пленок — зависит от химической активности металла, окисляемость в местах нагрева затрудняет процесс сварки;
- стойкость к образованию холодных трещин — характеризует возможно образования дефектов сварных соединений при охлаждении сварных швов;
- склонность к образованию пор — может снижать прочность неразрывного соединения и препятствовать созданию герметичного шва.
Помимо основных показателей, также учитывают уровень собственных напряжений и внутренних деформаций свариваемых материалов и изделий, качество формирования сварного шва.
Какие легирующие добавки влияют на свариваемость
Углерод играет определяющую роль в формировании свойств стали и возможности ее обработки, включая сварку. Сплавы с низким и средним содержание C свариваются хорошо. Металлы, содержащие более 0,35% этого хим, элемента, требуют определенных технологий сваривания. Чем выше содержание углерода, тем больше вероятность образования трещин и других закалочных структур в околошовных зонах, пор в теле шва.
Существуют и другие легирующие добавки, которые влияют на свариваемость материалов:
- никель — положительно влияет на пластичность, прочность и устойчивость к коррозии, а также улучшает свариваемость, однако при сварке материалов с высоким содержанием никеля необходима дополнительная защита, предотвращающая выгорание этого хим. элемента при взаимодействии с кислородом;
- хром — хотя и повышает коррозийную стойкость и прочностные характеристики металлов, при содержании свыше 0,3% может стать причиной появления ржавчины в месте сварного соединения;
- марганец — при наличии выше 1,8% делает сталь более прочной и твердой, что приводит к появлению трещин при нагреве, если содержании марганца более 11%, то для сварки нужно применять электроды с Mn;
- титан — повышает прочность и ударную вязкость, улучшает свариваемость материалов, может смягчить закалочные явления и предотвратить образование карбидов хрома, что особенно важно при работе с хромсодержащими металлами;
- кремний — при концентрации от 0,8% до 1,5% может затруднить сварку, создавая жидкотекучие окислы и способствуя зашлакованности шва;
- сера и фосфор — при содержании одного из них выше 0,05% вызывают образование сернистого железа, которое способствует появлению трещин при охлаждении сварного соединения.
Важно учитывать содержание этих примесей и принимать соответствующие меры при сварке стали с целью обеспечения качественного и надежного соединения.
Группы свариваемости прецизионных и других сплавов
Основной метод определения степени свариваемости материалов включает в себя изготовление образцов, на которых производится наплавка валиков. После механической, химической и термической обработки полученные образцы подвергают ультразвуковой и магнитной дефектоскопии, механическим испытаниям на изгиб, растяжение, твердость и ударную вязкость и другим видам исследований. Полученные результаты относят к одной из четырех групп:
- Хорошая свариваемость — материал считается хорошо сваривающимся, если в процессе сварки не образуются трещины. Примеры сталей: 20880, 20895, 27КХ, 08КП, Ст20.
- Удовлетворительная свариваемость — трещины возникают в результате охлаждения сварного соединения в водной среде, но отсутствуют при остывании на воздухе. Примеры: 12ХН3А, 20ХГСА, 30ХМ, СТ35.
- Ограниченная свариваемость — это означает, что для предотвращения образования трещин при сварке необходимо провести предварительный подогрев материала до температуры 100—150°С, а затем охладить его на воздухе. Некоторые марки сталей: 12Х18Н9, 20Х2Н4МА, 30ХГСА, Ст45.
- Плохая свариваемость — стали требуются специальные технологические приемы сварки и значительно более высокий предварительный подогрев (до 300°С и выше), чтобы избежать образования трещин, а также термообработка после создания сварного соединения. Примеры сплавов: 50ХГА, 60С2А, У8А, Ст70.
Петербургский завод прецизионных сплавов выпускает стали с разным уровнем свариваемости. Если вы хотите больше узнать про представленные материалы, а также подобрать наиболее подходящий сплав для реализации вашего проекта, звоните нам или оставляйте заявки на сайте. Наши инженеры свяжутся с вами и подробно ответят на все вопросы.
