Sudabilitate- proprietatea unui metal sau a unei combinații de metale de a forma, cu tehnologia de sudare consacrată, o legătură care să îndeplinească cerințele determinate de proiectarea și funcționarea produsului.

Sudabilitatea oțelului depinde în mare măsură de gradul de aliere, structura și conținutul de carbon din acesta. Carbonul are cea mai mare influență asupra sudabilității. Cu cât conținutul său de oțel este mai mare, cu atât este mai mare probabilitatea formării de fisuri reci sau fierbinți, cu atât este mai dificil să se asigure o rezistență egală a îmbinării sudate și a metalului de bază.

Un indicator cantitativ al sudabilității oțelului este conținutul echivalent de carbon, determinat de formulă

În funcție de sudabilitate, oțelurile sunt împărțite în patru grupe, care se caracterizează prin sudabilitate bună, satisfăcătoare, limitată și slabă.

Clasificarea principalelor clase de oțel în funcție de sudabilitate este dată în tabel. 7.1.

Tabelul 7.1
Clasificarea otelurilor dupa sudabilitate

LA primul grup Acestea includ oțelurile în care Ceq nu depășește 0,25%. Sunt sudate în orice mod fără încălzire și tratament termic ulterior. Calitatea îmbinărilor sudate este înaltă.

În al doilea grup include oțeluri cu echivalent C în intervalul 0,25...0,35%. Pentru a obține îmbinări sudate de înaltă calitate ale acestor oțeluri, este necesar să respectați cu strictețe condițiile optime de sudare, să utilizați materiale de umplutură și fluxuri speciale și să pregătiți cu atenție marginile pentru sudare. În unele cazuri, este necesară preîncălzirea la o temperatură de 100...150°C urmată de tratament termic.

LA al treilea grup Acestea includ oțelurile pentru care valorile SEQ sunt în intervalul 0,35...0,45%. Sudarea acestora se realizeaza cu preincalzire la temperatura de 250... 400 °C si revenire ulterioara.

A patra grupă sunt oteluri cu Ceq peste 0,45%. Oțelurile din acest grup sunt foarte greu de sudat. Sudarea lor necesită o temperatură ridicată preliminară și, în unele cazuri, încălzire concomitentă cu un tratament termic ulterior - revenire ridicată sau normalizare.

Întrebări de securitate

1. Câte zone are o flacără de oxiacetilenă?
2. Ce gaz se găsește în exces într-o flacără oxidantă?
3. Numiți tipul de flacără folosit la sudarea produselor din fontă.
4. Cum este reglată puterea termică a flăcării?
5. De ce zona în care se efectuează sudarea este numită zonă de recuperare?
6. Care elemente chimice sunt dezoxidanti?
7. De ce este periculoasă încălzirea excesivă a metalului de bază în timpul sudării?
8. Enumerați modalitățile de eliminare a deformărilor în timpul sudării.
9. Cum se cuantifică sudabilitatea oțelului?
10. Ce oțeluri au o sudabilitate bună?

Sudabilitate a oțelurilor

LA categorie:

Sudarea metalelor

Sudabilitate a oțelurilor

Oțelurile cu conținut scăzut de carbon au, în general, o bună sudabilitate. Impuritățile nocive pot reduce sudabilitatea dacă conținutul lor depășește norma. Impuritățile nocive pot afecta sudarea chiar și cu un conținut mediu care nu depășește norma dacă formează acumulări locale, de exemplu din cauza segregării. Elementele dăunătoare sudării în oțel cu conținut scăzut de carbon pot include carbonul, fosforul și sulful, acesta din urmă fiind deosebit de predispus la segregare pentru a forma acumulări locale.

Contaminarea metalului cu gaze și incluziuni nemetalice poate avea, de asemenea, un efect negativ asupra sudării. Contaminarea metalului cu impurități dăunătoare depinde de metoda de producere a acestuia și poate fi parțial apreciată după marcarea metalului: oțelul de înaltă calitate este sudat mai bine decât oțelul de calitate obișnuită de gradul corespunzător; Oțelul cu vatră deschisă este mai bun decât oțelul Bessemer, iar oțelul calm cu vatră deschisă este mai bun decât oțelul în fierbere. La fabricarea produselor sudate critice, diferențele specificate în sudarea oțelurilor cu conținut scăzut de carbon trebuie luate în considerare și luate în considerare atunci când alegeți calitatea metalului de bază.

Oțelurile carbon care conțin mai mult de 0,25% carbon au o sudabilitate redusă în comparație cu oțelurile cu conținut scăzut de carbon, sudarea scăzând treptat pe măsură ce conținutul de carbon crește. Oțelurile cu conținut ridicat de carbon se întăresc ușor, ceea ce duce la formarea de structuri dure, fragile de întărire în zona de sudare și pot fi însoțite de formarea de fisuri. Pe măsură ce conținutul de carbon crește, tendința metalului de a se supraîncălzi în zona de sudare crește. Conținutul crescut de carbon îmbunătățește procesul de ardere a acestuia cu formarea de monoxid de carbon gazos, care provoacă fierberea băii și poate duce la o porozitate semnificativă a metalului depus.

Cu un conținut de peste 0,4-0,5% C, sudarea oțelului devine una dintre sarcinile dificile ale tehnologiei de sudare. Oțelurile carbon au, în general, sudabilitate redusă și, dacă este posibil, se recomandă înlocuirea lor cu oțeluri de structură slab aliate, care asigură aceeași rezistență cu un conținut de carbon semnificativ mai scăzut datorită altor elemente de aliere. La sudarea oțelurilor carbon prin fuziune, acestea de obicei nu aderă la corespondența compoziției chimice a metalelor de umplutură și a metalelor de bază, încercând să se obțină metalul depus egal ca rezistență cu metalul de bază datorită alierei cu mangan, siliciu etc. un continut redus de carbon.

Sudarea oțelurilor carbon este adesea efectuată cu preîncălzire și tratament termic ulterior și, dacă este posibil, în multe cazuri se străduiesc să combine tratamentul termic cu procesul de sudare, de exemplu, cu sudarea cu gaz a pieselor mici, cu presă de gaz, spot, sudare cap la cap etc.

Majoritatea oțelurilor structurale slab aliate au o sudabilitate satisfăcătoare. Datorită importanței crescute a sudării, noile clase de oțel structural slab aliat au, în general, o sudabilitate satisfăcătoare. Dacă testele de loturi de probă de oțel arată o sudabilitate insuficientă, atunci producătorii ajustează de obicei compoziția oțelului pentru a îmbunătăți sudarea. În unele cazuri, este necesară o ușoară preîncălzire a oțelului la 100-200 °C și mai rar este necesar să se recurgă la un tratament termic ulterior.

Din punct de vedere al structurii, oțelurile slab aliate aparțin de obicei clasei perlitice. Varietatea mare de compoziție chimică a oțelurilor slab aliate face foarte dificilă obținerea aceleiași compoziții a metalelor depuse și de bază în timpul sudării prin topire, ceea ce necesită o mare varietate de materiale de umplutură. Prin urmare, cu excepția unor cazuri speciale când este necesară potrivirea compoziției chimice a metalelor de bază și depuse (de exemplu, obținerea rezistenței la coroziune, rezistenței la fluaj etc.), acestea se limitează de obicei la obținerea proprietăților mecanice necesare ale materialului depus. metal, fără a ține cont de compoziția sa chimică. Acest lucru permite utilizarea câtorva tipuri de materiale de umplutură la sudarea multor grade de oțel, ceea ce reprezintă un avantaj practic semnificativ. De exemplu, electrozii UONI-13 sudează cu succes zeci de clase de oțeluri carbon și slab aliate. În structurile sudate, oțelurile slab aliate sunt de obicei preferate oțelurilor carbon cu aceeași rezistență. Pentru a determina necesitatea unei ușoare preîncălzire și revenire ulterioară, duritatea maximă a metalului în zona afectată este adesea luată în considerare. Dacă duritatea nu depășește HB 200-250, atunci încălzirea și călirea nu sunt necesare cu o duritate de HB 250-300, încălzirea sau revenirea este de dorit dacă duritatea este peste HB 300-350;

Oțelurile înalt aliate au o bună sudabilitate și sunt utilizate pe scară largă în structurile sudate din oțel austenitic. Cele mai utilizate sunt oțelurile austenitice crom-nichel, de exemplu binecunoscutul oțel inoxidabil 18-8 (18% Cr și 8% Ni). Oțelurile austenitice crom-nichel sunt folosite ca oțeluri inoxidabile, iar cu aliaje mai mari, de exemplu, care conțin 25% Cr și 20% Ni, sunt și oțeluri rezistente la căldură. Conținutul de carbon din oțelurile austenitice crom-nichel trebuie să fie minim, nu depășind 0,10-0,15%, altfel carburile de crom pot precipita, reducând brusc proprietățile valoroase ale oțelului austenitic.

Sudarea oțelurilor austenitice ar trebui, de regulă, să păstreze structura ausstepita în îmbinare sudatași proprietățile valoroase asociate: rezistență ridicată la coroziune, ductilitate mare etc. Descompunerea austenitei este însoțită de precipitarea carburilor formate din excesul de carbon eliberat din soluție. Descompunerea austenitei este favorizată prin încălzirea metalului la temperaturi sub punctul de transformare austenitică, reducerea conținutului de elemente formatoare de austenită, creșterea conținutului de carbon în oțelurile austenitice cu conținut scăzut de carbon, contaminarea metalului cu impurități etc. Prin urmare, atunci când sudarea oțelurilor austenitice, durata de încălzire și cantitatea de căldură introdusă ar trebui reduse la minim și, eventual, eliminarea mai intensă a căldurii de la locul de sudare - prin plăcuțe de cupru, răcire cu apă etc.

Otelul austenitic destinat fabricarii produselor sudate trebuie sa fie de cea mai inalta calitate, cu cantitate minima poluare. Deoarece descompunerea austenitei de crom-nichel este cauzată de formarea și precipitarea carburilor de crom, rezistența austenitei poate fi crescută prin introducerea de agenți formatori de carburi mai puternici decât cromul în metal. Titanul și niobiul s-au dovedit a fi potrivite în acest scop, în special primul element, care, de asemenea, nu este limitat. Titanul leagă foarte ferm carbonul eliberat, prevenind formarea carburilor de crom și, prin urmare, previne descompunerea austenitei. Pentru sudare se recomanda utilizarea otelului austenitic cu un continut mic de titan. De exemplu, oțel inoxidabil austenitic crom-nichel X18N9T tip 18-8 cu sudabilitate bună o cantitate mică titan (nu mai mult de 0,8%).

Cerințe mai stricte, desigur, sunt impuse metalului de umplutură, care trebuie să fie austenitic, de preferință cu un oarecare exces de elemente de aliere, ținând cont de posibila ardere a acestora în timpul sudării și cu aditivi stabilizatori - titan sau niobiu. GOST 2246-60 prevede sârmă de umplutură austenitică pentru sudarea oțelurilor inoxidabile și rezistente la căldură. Sârma de umplutură austenitică este uneori folosită pentru sudarea oțelurilor martensitice. Lipsa și costul ridicat al sârmei austenitice de crom-nichel forțează dezvoltarea unor înlocuitori mai ieftini.

Oteluri martensitice, diferite rezistență ridicatăși duritate, sunt folosite ca oțeluri de scule, ca oțeluri de armătură etc. Sudarea lor este asociată cu dificultăți cunoscute. Oțelurile se întăresc ușor și profund, așa că, după sudare, este de obicei necesar un tratament termic ulterior, constând în revenire scăzută sau ridicată. Adesea, este necesară și preîncălzirea produsului. Tratamentul termic prealabil al produsului înainte de sudare poate fi esențial; Este de dorit să existe o distribuție cât mai uniformă a componentelor structurale, cât mai fin dispersate. La sudarea prin fuziune, asemănarea metalului depus și a metalului de bază este adesea abandonată, nu numai în ceea ce privește compozitia chimica, dar și în ceea ce privește proprietățile mecanice, străduindu-se, în primul rând, să se asigure o ductilitate sporită a metalului depus și să se elimine formarea de fisuri în acesta. În acest scop, în sudarea cu arc se folosesc adesea electrozi din oțel austenitic, de exemplu.

Oțelurile din clasa carbură sunt utilizate în principal ca oțeluri pentru scule, iar în practică este adesea necesar să se ocupe nu de sudare, ci de suprafața acestor oțeluri la fabricarea și restaurarea sculelor de tăiere a metalelor, matrițe etc. Preîncălzirea și tratamentul termic ulterior pt. aceste oţeluri sunt în cea mai mare parte obligatorii. Pentru sudare cu arcși de suprafață, se folosesc tije cu electrozi din oțeluri aliate cu proprietăți similare metalului de bază, precum și tije din oțel cu conținut scăzut de carbon, cu acoperiri de aliere care conțin feroaliaje adecvate. După ce sudarea sau suprafața este finalizată, se efectuează de obicei un tratament termic, constând în călire și recoacere.

Oțelurile feritice se disting prin faptul că formarea de austenită în ele este complet suprimată sau slăbită atunci când temperaturi ridicate datorita introducerii cantitati mari stabilizatori de ferită. De o importanță practică semnificativă sunt oțelurile crom ferice care conțin 16-30% Cr și nu mai mult de 0,1-0,2% C, care se caracterizează prin rezistență la acizi și rezistență la căldură excepțională. Oțelurile pot fi sudate cu un metal de adaos de aceeași compoziție sau austenitic. Este necesară preîncălzirea; La sfârșitul sudării, se efectuează o recoacere prelungită timp de câteva ore, urmată de o răcire rapidă.

Pentru sudarea automată cu arc a oțelurilor aliate, utilizarea fluxurilor ceramice deschide noi posibilități.

Sudabilitatea oțelurilor depinde de gradul de aliere, structură și conținutul de impurități. Carbonul are cea mai mare influență asupra sudabilității oțelurilor. Odată cu creșterea conținutului de carbon, precum și cu o serie de alte elemente de aliere, sudabilitatea oțelurilor se deteriorează. Oțelurile structurale cu conținut scăzut de carbon, slab aliate și mediu aliate sunt utilizate în principal pentru sudarea structurilor.

Principalele dificultăți în sudarea acestor oțeluri sunt:
- sensibilitate la intarire si fisurare la rece;
- tendinta de a forma fisuri la cald;
- asigurarea rezistenţei uniforme a îmbinării sudate.

În funcție de conținutul echivalent de carbon și de tendința asociată la întărire și formarea fisurilor la rece, oțelurile se împart în patru grupe în funcție de sudabilitatea lor: oțeluri bune, satisfăcătoare, limitate și slab sudabile.

Sudabilitatea este capacitatea oțelului de a forma o îmbinare sudată fără defecte, având proprietăți fizice și mecanice apropiate de proprietățile metalului de bază. Sudabilitate se referă la raportul dintre oțel și o anumită metodă și mod de sudare.

O îmbinare sudată înseamnă metalul sudat și zona afectată de căldură a metalului de bază. Zona afectată de căldură este o secțiune îngustă a metalului de bază de-a lungul sudurii, care nu a fost topită în timpul procesului de sudare, ci a fost expusă la temperaturi ridicate. În unele oțeluri, în zona afectată de căldură, atunci când sunt încălzite la o temperatură critică (723°C) și mai sus, au loc transformări structurale de fază (modificări ale formei și mărimii granulelor). Acest fenomen se numește cristalizare secundară. Secțiunea zonei afectate de căldură a unor astfel de oțeluri, unde a avut loc o cristalizare secundară, se numește zonă afectată de căldură. La sudarea manuală cu arc cu electrozi acoperiți, lățimea zonei afectate de căldură poate fi de 3-6 mm. Pot apărea defecte în metalul de sudură - fisuri și pori. De asemenea, pot apărea fisuri în zona afectată de căldură.

Evaluarea gradului de sudabilitate. Cu cât este mai mare gradul de sudabilitate al unui anumit oțel, cu atât mai multe metode de sudare i se pot aplica și cu atât limitele modurilor fiecărei metode sunt mai largi.

Sudabilitatea oțelurilor este evaluată în funcție de următorii indicatori, cei mai caracteristici:
1) Rezistența metalului de sudură împotriva formării de fisuri fierbinți;
2) Rezistența îmbinării sudate împotriva formării de fisuri la rece;
3) Structura cusăturii și a zonei afectate de căldură, duritatea acestora;
4) Rezistența, ductilitatea și tenacitatea îmbinării sudate;
5) Proprietățile îmbinării sudate, determinate de cerințele operaționale (rezistență la căldură, rezistență la coroziune chimică etc.).

Dintre indicatorii enumerați în fiecare caz concret nu determină totul, ci doar pe cele care sunt decisive pentru un proiect dat. În funcție de condițiile de funcționare, pot fi determinați și alți indicatori de sudabilitate. Dar, în toate cazurile, principalul indicator al sudabilității oțelurilor este rezistența îmbinării sudate la formarea de fisuri la cald și la rece.

Crăpături calde și reci. Fisurile sunt cel mai grav defect de sudare, ducând adesea la defecte ireparabile. Există crăpături calde și reci.

Fisurile fierbinți apar în îmbinările sudate la temperaturi peste 1000°C în timpul perioadei de cristalizare. În cele mai multe cazuri, ele apar de-a lungul granițelor de cereale ale metalului.

Motive pentru formarea fisurilor fierbinți:
a) fixarea incorectă, rigidă a pieselor sudate, în urma căreia apar forțe de tracțiune în metal;
b) o scădere a volumului de metal în timpul solidificării, determinând formarea cavităților de contracție și apariția unor tensiuni reziduale interne.

Cu o creștere a conținutului de elemente din oțel care se formează compuși chimici cu un punct de topire scăzut (sulf, crom, molibden), probabilitatea de fisurare la cald crește.

Fisurile la rece apar în îmbinările sudate la temperaturi sub 1000°C în timpul răcirii la temperatura ambiantă și apar și în condiții de funcționare. Ele apar, de regulă, de-a lungul cristalelor (granelor).

Formarea fisurilor la rece în timpul sudării este cauzată de modificări bruște ale proprietăților mecanice și ale naturii stării solicitate în timpul procesului de transformări structurale (cristalizare secundară).

Motive pentru formarea fisurilor reci:
a) conținut crescut de carbon și elemente de aliaj în oțel, provocând căliri și solicitări structurale locale;
b) tensiuni de tracțiune cauzate de încălzirea și răcirea neuniforme în timpul sudării.

Contaminarea metalului de bază cu fosfor și saturarea metalului de sudură cu hidrogen în timpul procesului de sudare cresc tendința de a se forma fisuri la rece.

Influența compoziției chimice a oțelurilor asupra sudabilității. Compoziția chimică are o influență decisivă asupra sudabilității oțelurilor. Depinde de el proprietăți fizice oțel și structură, care se pot schimba sub influența căldurii și răcirii în timpul procesului de sudare.

Conținutul crescut de carbon, mangan (G), siliciu (C), crom (X), vanadiu (F), wolfram (V) în oțel îmbunătățește caracteristicile de performanță ale oțelurilor, dar face dificilă sudarea structurilor din astfel de oțeluri. .

Prezența cuprului (D), titanului (T) și niobiului (B) în oțel mărește caracteristicile de performanță ale oțelurilor și, în același timp, are un efect pozitiv asupra sudabilității unor astfel de oțeluri.

Nichelul (N) nu afectează sudabilitatea oțelurilor. Prezența sa crește rezistența și ductilitatea oțelului și ajută la obținerea unei structuri cu granulație fină.

Clasificarea otelurilor in functie de gradul de sudabilitate. După gradul de sudabilitate, toate oțelurile sunt împărțite în mod convențional în patru grupe: bune, satisfăcătoare, limitate și slab sudate.

Oțelurile bine sudate pot fi sudate prin orice mijloace fără a fi utilizate tehnologie complexă. Această grupă include oțeluri cu conținut scăzut de carbon cu un conținut normal de mangan, siliciu, crom și oțeluri slab aliate cu un conținut de carbon de până la 0,2%. Astfel de oțeluri sunt sudate caz general fără preîncălzire. Sudarea la temperaturi sub zero, în special structurile din metal gros, necesită uneori preîncălzire la o temperatură de 100-160 °C. Nevoia de preîncălzire este determinată în fiecare caz specific. Exemple de astfel de oțeluri sunt: ​​oțelurile carbon de calitate obișnuită (St 2pe, St 2sp, St Zps, St Zsp, St 4ps, St 4sp); carbon structural de înaltă calitate (10, 15, 20); cele structurale slab aliate (09G2S, 09G2, 10G2S1, 12GS, 16GS, 14HGS, 10HSND).

Oțelurile sudabile satisfăcătoare necesită respectarea strictă a regimului de sudare, curățarea temeinică a marginilor sudate și condiții normale de temperatură (temperatură peste zero, fără vânt). Acest grup include oțeluri cu carbon mediu cu un conținut de carbon de până la 0,35% și oțeluri slab aliate cu un conținut de carbon de până la 0,3%. Unele dintre aceste oțeluri, în funcție de condițiile de funcționare și de responsabilitatea structurii după sudare, necesită tratament termic ulterior (recoace, revenire ridicată). Un exemplu de astfel de oțeluri sunt oțelurile carbon de calitate obișnuită (St 5ps, St 5sp, St 5Gps); carbon structural de înaltă calitate (30, 35); cele structurale cu aliaj scăzut (15ХСНД, 25Г2С, 20ХГ2С).

Oțelurile cu sudabilitate limitată sunt predispuse la fisurare atunci când sunt sudate în condiții normale normale. Astfel de oțeluri sunt sudate cu preîncălzire la o temperatură de 250-350°C. Această grupă include oțeluri cu carbon mediu cu un conținut de carbon de până la 0,5%, oțeluri slab aliate cu un conținut ridicat de elemente de aliere și unele oțeluri aliate. După sudarea unor astfel de oțeluri, se recomandă recoacerea sau revenirea ridicată, iar la sudarea structurilor critice sunt necesare recoacerea și revenirea. Exemple de astfel de oțeluri: oțeluri carbon de calitate obișnuită (St bps); carbon structural de înaltă calitate (40, 45, 50); cele structurale slab aliate și aliate (ZO-.KhMA, 30 KhGS, 35 KhM, 35 KhGSA).

Oțelurile slab sudabile formează fisuri atunci când sunt sudate în condiții normale. Astfel de oțeluri sunt sudate cu anumite abilități cu încălzire preliminară și concomitentă la o temperatură de 300-450 ° C și tratament termic ulterior. Această grupă include oțelurile carbon cu un conținut de carbon de peste 0,5%, oțelurile slab aliate cu un conținut ridicat de mangan, siliciu și majoritatea oțelurilor speciale aliate. Exemple de astfel de oțeluri sunt: ​​oțeluri structurale carbon de înaltă calitate (60, 65, 70); cele structurale slab aliate și aliate (40G2, 50G2, 40KhG, 40KhGR, 40KhFA, 40KhS).

Determinarea gradului de sudabilitate. Cunoașterea indicatorilor de sudabilitate ai diferitelor oțeluri facilitează alegerea unei tehnologii de sudare aproximative, care trebuie verificată pe probe (încercări tehnologice).

Pentru a determina gradul de sudabilitate al oțelurilor, au fost dezvoltate multe metode practice diferite, în funcție de cerințele pentru îmbinările sudate și de condițiile de funcționare ale acestora.

Una dintre metodele obișnuite pentru determinarea sudabilității este un test tehnologic conform metodei fabricii Kirov (Leningrad). Din oțelul testat este realizată o placă de 130X130X12 mm. În ea este realizată o adâncitură cu un diametru de 80 mm, în care este sudată o mărgea de-a lungul diametrului. Partea inferioară a plăcii (partea inferioară cu cordonul de sudură) este răcită cu aer, apă sau încălzită. După suprafața mărgelei, placa este păstrată timp de două zile, apoi tăiată, măcinată și gravată cu acid pentru a identifica fisurile.

Dacă placa nu crapă când este răcită cu apă, atunci oțelul este considerat a fi bine sudabil.

Oțelul sudabil satisfăcător crapă când este răcit cu apă și nu crăpă când este răcit în aer.

Orez. 1. Testul tehnologic al uzinei Kirov

Orez. 2. Test tehnologic MVTU

Dacă placa crapă când este răcită în aer și nu crapă când este preîncălzită la 150 °C, atunci oțelul este considerat a avea o sudabilitate limitată.

Testul de foi tehnologice MVTU oferă o evaluare calitativă a rezistenței cusăturii la formarea de fisuri fierbinți. Plăcile de diferite lățimi sunt conectate prin chinuri. O mărgele este topită pe plăci în direcția de la plăcile înguste la cele mai largi. Se formează fisuri acolo unde cordonul de sudură intersectează îmbinarea plăcii. Un indicator al durabilității este cea mai mică lățime a plăcii la care nu se formează fisuri fierbinți.

Un indicator aproximativ caracteristic al sudabilității oțelului este duritatea zonei afectate de căldură. Dacă duritatea nu depășește 300 de unități Brinell, atunci un astfel de oțel poate fi sudat fără încălzire. La valori mai mari de duritate este necesară preîncălzirea metalului de bază.

La evaluarea sudabilității, rolul compoziției chimice a oțelului este predominant. Folosind acest indicator, ca primă aproximare, se evaluează sudabilitatea.

Influența principalelor impurități de aliere este prezentată mai jos.

Carbonul (C) este una dintre cele mai importante impurități care determină rezistența, ductilitatea, călibilitatea și alte caracteristici ale oțelului. Conținutul de carbon în oțeluri de până la 0,25% nu reduce capacitatea de sudare. Un conținut mai mare de „C” duce la formarea de structuri de întărire în metalul zonei afectate de căldură (denumită în continuare HAZ) și apariția fisurilor.

Sulful (S) și fosforul (P) sunt impurități nocive. Un conținut crescut de „S” duce la fragilitate roșie, iar „P” provoacă fragilitate la rece. Prin urmare, conținutul de „S” și „P” în oțelurile cu conținut scăzut de carbon este limitat la 0,4-0,5%.

Siliciul (Si) este prezent în oțeluri ca impuritate în cantități de până la 0,3% ca agent dezoxidant. Cu acest conținut de „Si”, sudabilitatea oțelurilor nu se deteriorează. Ca element de aliere, cu un conținut de „Si” de până la 0,8-1,0% (în special până la 1,5%), este posibilă formarea de oxizi de „Si” refractari, care afectează sudabilitatea oțelului.

Conținutul de mangan (Mn) în oțel este de până la 1,0% - procesul de sudare nu este dificil. La sudarea oțelurilor cu un conținut de Mn de 1,8-2,5%, în metalul HAZ pot apărea structuri de întărire și fisuri.

Cromul (Cr) în oțelurile cu conținut scăzut de carbon este limitat ca impuritate la 0,3%. În oțelurile slab aliate, conținutul de crom este posibil în intervalul 0,7-3,5%. În oțelurile aliate conținutul său variază de la 12% la 18%, iar în oțelurile înalt aliate ajunge la 35%. La sudare, cromul formează carburi, care afectează rezistența la coroziune a oțelului. Cromul favorizează formarea de oxizi refractari, care complică procesul de sudare.

Nichelul (Ni), similar cu cromul, se găsește în oțelurile cu conținut scăzut de carbon în cantități de până la 0,3%. În oțelurile slab aliate conținutul său crește la 5%, iar în oțelurile înalt aliate – până la 35%. În aliajele pe bază de nichel, conținutul său este predominant. Nichelul crește rezistența și proprietățile plastice ale oțelului, are influență pozitivă pentru sudabilitate.

Vanadiul (V) în oțelurile aliate este conținut într-o cantitate de 0,2-0,8%. Mărește duritatea și ductilitatea oțelului, îi îmbunătățește structura și ajută la creșterea călibilității.

Molibdenul (Mo) din oțeluri este limitat la 0,8%. La acest conținut, are un efect pozitiv asupra proprietăților de rezistență ale oțelului și își rafinează structura. Cu toate acestea, în timpul sudării se arde și contribuie la formarea de fisuri în metalul depus.

Titanul și niobiul (Ti și Nb) în oțelurile rezistente la coroziune și la căldură sunt conținute în cantități de până la 1%. Ele reduc sensibilitatea oțelului la coroziunea intergranulară, cu toate acestea, niobiul din oțelurile de tip 18-8 promovează formarea de fisuri fierbinți.

Cuprul (Cu) este conținut în oțeluri ca impuritate (în cantități de până la 0,3% inclusiv), ca aditiv în oțelurile slab aliate (0,15 până la 0,5%) și ca element de aliere (până la 0,8-1%). Mărește proprietățile de coroziune ale oțelului fără a compromite sudarea.

La evaluarea influenţei compoziţiei chimice asupra Pe lângă conținutul de carbon, se ia în considerare și conținutul altor elemente de aliere care cresc susceptibilitatea oțelului la călire. Acest lucru se realizează prin recalcularea conținutului fiecărui element de aliere al oțelului în efect echivalent asupra călibilității acestuia folosind factori de conversie determinați experimental. Conținutul total de carbon și cantitățile echivalente recalculate de elemente de aliere din oțel se numește echivalent carbon. Pentru a-l calcula, există o serie de formule compilate conform diverse tehnici, care ne permit să evaluăm influența compoziției chimice a oțelurilor slab aliate asupra sudabilității acestora:

SEKV = C + Mn/6 + Cr/5 + Mo/5 + V/5 + Ni/15 + Cu/15 (metoda MIS);

SEKV = C + Mn/6 + Si/24 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 (metoda japoneză);

[C]X = C + Mn/9 + Cr/9 + Ni/18 + 7Mo/90 (metoda Seferiană),

unde numerele indică conținutul în oțel în fracțiuni de masă a unui procent din elementele corespunzătoare.

Fiecare dintre aceste formule este acceptabilă numai pentru un anumit grup de oțeluri, totuși, valoarea echivalentului carbonului poate fi utilizată atunci când se rezolvă probleme practice legate de dezvoltare. Destul de des, calculele echivalentului chimic de carbon pentru oțelurile structurale carbon și slab aliate din clasa perlitică sunt efectuate folosind formula Seferiană.

În funcție de sudabilitate, oțelurile sunt împărțite în mod convențional în patru grupe: bine sudat, sudabil satisfăcător, sudabil limitat și sudabil slab (Tabelul 1.1).

Prima grupă include cele mai comune clase de oțeluri cu conținut scăzut de carbon și aliate ([C]X≤0,38), sudarea cărora poate fi efectuată folosind tehnologia convențională, de exemplu. fără încălzire înainte de sudare și în timpul procesului de sudare, precum și fără tratament termic ulterior. Piese turnate cu un volum mare de metal depus, se recomanda sudarea cu tratament termic intermediar. Pentru structurile care funcționează sub sarcini statice nu se efectuează tratament termic după sudare. Pentru structurile critice care funcționează sub sarcini dinamice sau temperaturi ridicate, se recomandă tratamentul termic

Al doilea grup include oțelurile carbon și aliate ([C]x = 0,39-0,45), atunci când sunt sudate în condiții normale de producție, nu se formează fisuri. Această grupă include oțelurile care trebuie preîncălzite pentru a preveni formarea fisurilor și, de asemenea, supuse unui tratament termic ulterior. Tratamentul termic înainte de sudare este diferit și depinde de calitatea oțelului și de designul piesei. Pentru piese turnate din oțel 30L, este necesară recoacere. Piesele de mașină din produse laminate sau forjate care nu au contururi rigide pot fi sudate în stare tratată termic (călire și revenire). Sudarea la temperatura mediu Sub 0°C nu este recomandată. Sudarea pieselor cu un volum mare de metal depus se recomandă să fie efectuată cu tratament termic intermediar (recoace sau revenire ridicată)

Tabelul 1. Clasificarea otelurilor dupa sudabilitate.

Grupul de sudabilitate		Calitatea oțelului
Bine sudabil		St1-St4 cu conținut scăzut de carbon (kp, ps, sp)
		08-25 (kp, ps)
Bine sudabil		15K, 16K, 18K, 20K, 22K
		A, A32, A36, A40, B, D, D32, D36, D40, E, E32, E36, E40
		15L, 20L, 25L
		Aliaj redus 15G, 20G, 25G, 10G2, 12ХН, 12ХН2, 15Н2М, 15Х, 15ХА, 20Х, 15ХФ, 20Н2М
		09g2, 09G2S, 09G2D, 10G2B, 10G2BD, 12GS, 16GS, 17GS, 17G1C, 10G2S1.09G2SD, 10G2S1D, yukhsnd, Yukhndp, 14G2AFX1, 14G2AFXD, 14G2AFX1 , 15XN
		08GDNFL, 12DN2FL, 13ХДНФТЛ
Sudabil satisfăcător
		Aliat 16KhG, 18KhGT, 14KhGN, 19KhGN, 20KhGSA, 20KhGR, 20KhN, 20KhNR, 12KhN3A, 20KhN2M
		15G2AFDps, 16G2AFD, 15G2SF, 15G2SFD
		18G2S, 25G2S
		20GL, 20GSL, 20FL, 20G1FL, 20DHL, 12DHN1MFL
Sudabilitate limitată		Oțel carbon St5 (ps, sp), St5Gps
		Aliat 25ХГСА, 29ХН3А, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 20ХН4А, 25ХГМ, 35Г, 35Г2, 35Х, 40ХХС, ХС3, ХХ, 40Х 30ХРА, 30ХГС, 30ХГСА, 35ХГСА, 25ХГН, MT, 30ХGNZA, 20Х2Н4А
		35GL, 32H06L, 45FL, 40HL, 35HGSL, 35NGML, 20HGSNDML, 30HGSFL, 23HGS2MFL
Prost sudat		Carbon 50, 55
		Aliat 50G, 45G2, 50G2, 45Х, 40ХС, 50ХГ, 50ХГА, 50ХН, 55С2, 55С2А, 30ХГСН2А etc.
		30ХНМЛ, 25Х2Г2ФЛ
*DSTU 2651-94 (GOST 380-94). ** Anulat în Ucraina.

În cazurile în care călirea ulterioară este imposibilă, piesa sudată este supusă încălzirii locale. Tratamentul termic după sudare este diferit pentru diferitele clase de oțel. Atunci când sudați defecte mici în oțel care conține mai mult de 0,35% carbon, este necesar tratament termic(recoacere sau revenire înaltă după regimul pentru un oţel dat).

Al treilea grup include oțelurile carbon și aliate ([C]X = 0,46-0,59) din clasa perlitică, care sunt predispuse la fisurare în condiții normale de sudare. Sudabilitate a oțelurilor Acest grup este asigurat prin utilizarea unor măsuri tehnologice speciale, constând în tratamentul termic preliminar și încălzirea acestora. În plus, majoritatea produselor din acest grup de oțeluri sunt supuse unui tratament termic după sudare. Pentru piesele și piese turnate din produse laminate sau forjate care nu au contururi deosebit de rigide și componente rigide, este permisă sudarea în stare tratată termic (călire și revenire).

Fără preîncălzire, astfel de oțeluri pot fi sudate în cazurile în care îmbinările nu au contururi rigide, grosimea metalului nu este mai mare de 14 mm, temperatura ambiantă nu este mai mică de +5 ° C și îmbinările care sunt sudate sunt de natură auxiliară. . În toate celelalte cazuri, este necesară preîncălzirea la o temperatură de 200°C.

Tratamentul termic al acestui grup de oțeluri este atribuit în funcție de modul selectat pentru un anumit oțel.

A patra grupă include oțelurile carbon și aliate ([C]x≥0,60) din clasa perlitică, care sunt cele mai greu de sudat și sunt predispuse la fisurare. La sudarea acestui grup de oțeluri folosind tehnologii raționale, proprietățile de performanță necesare ale îmbinărilor sudate nu sunt întotdeauna atinse. Aceste oțeluri sunt sudabile într-o măsură limitată, astfel că sudarea lor se realizează cu tratament termic preliminar obligatoriu, cu încălzire în timpul procesului de sudare și tratament termic ulterior. Înainte de sudare, un astfel de oțel trebuie recoapt. Indiferent de grosime și tip de conexiune, oțelul trebuie preîncălzit la o temperatură de cel puțin 200°C. Tratamentul termic al produsului după sudare se efectuează în funcție de calitatea oțelului și de scopul acestuia.

Fiabilitatea operațională și durabilitatea structurilor sudate din oțeluri slab aliate rezistente la căldură depind de cele mai mari temperatura admisa funcționarea și rezistența pe termen lung a îmbinărilor sudate la această temperatură. Acești indicatori sunt determinați de sistemul de aliere a oțelurilor rezistente la căldură. Conform sistemului de aliere, oțelurile pot fi împărțite în crom-molibden, crom-molibden-vanadiu și crom-molibden-tungsten (Tabelul 1.2). În aceste oțeluri, valoarea echivalentului de carbon variază în limite largi și evaluarea sudabilității oțelurilor pe baza valorii sale este nepractică. Calculul temperaturii de preîncălzire se efectuează pentru fiecare tip de oțel specific.

Împărțirea oțelurilor înalt aliate în grupuri (inoxidabile, rezistente la acizi, rezistente la căldură și rezistente la căldură) în cadrul GOST 5632-72 se face condiționat în conformitate cu principalele lor caracteristici de serviciu, deoarece rezistente la căldură și căldură. otelurile rezistente sunt in acelasi timp rezistente la acizi in anumite medii agresive, iar otelurile rezistente la acizi sunt atat rezistente la caldura, cat si rezistente la caldura la anumite temperaturi.

Pentru oțelurile înalt aliate foarte sudabile, tratamentul termic înainte și după sudare nu se efectuează. Cu o întărire semnificativă, metalul trebuie întărit de la 1050-1100°C. Normal termic. Acest grup de oțeluri include o serie de rezistente la acizi și oteluri rezistente la caldura cu structura austenitica si austenitico-feritica.

Pentru oțelurile înalt aliate sudabile satisfăcător, se recomandă o revenire preliminară la 650-710°C cu răcire cu aer înainte de sudare. Condițiile termice ale sudării sunt normale. La temperaturi negative, sudarea nu este permisă. Preîncălzirea la 150-200°C este necesară la sudarea elementelor structurale cu o grosime a peretelui mai mare de 10 mm. După sudare, se recomandă călirea la 650-710°C pentru a elimina stresul. Acest grup include în primul rând majoritateaşi unele oţeluri crom-nichel.

Tabelul 2. Clasele oțelurilor și aliajelor rezistente la căldură și înalt aliate pe bază de fier-nichel și nichel.

	GOST sau TU	Calitatea oțelului
Perlitic sau martensitic		Crom-molibden rezistent la căldură 15ХМ, 20ХМ, 30ХМ, 30ХМА, 35ХМ, 38ХМ, 38Х2МУА
	GOST20072-74	12МХ, 15Х5М, 15X5
		12ХМ, 10Х2М, 10Х2М-ВД
	TU5.961-11.151-80
		Crom-molibden-vanadiu și crom-molibden-tungsten rezistent la căldură 40ХМФА, 30ХЗМФ
	GOST20072-74	20Х1М1Ф1БР, 12Х1МФ, 25Х1МФ, 25Х2М1Ф, 20Х1М1Ф1ТР, 18ХЗМВ, 20ХЗИВФ, 15ФХ5
	TU14-1-1529-76	15Х1М1Ф TU14-1-3238-81, 35ХМФА
		12X2MFA, 18X2MFA, 25X2MFA
	TU14-1-1703-76
	TU5.961-11151-80	20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ
Feritic, martensitic-feritic și martensitic		Oțel inoxidabil cu crom ridicat 08X13, 12X13, 20X13, 30X13, 40X13, 25X13H2
		Rezistent la acid și la căldură cu crom ridicat 12X17, 08X17Т, 09Х16Н4Б, 30Х13Н7С2, 08Х18Т1, 15Х18СУ, 15Х25Т, 15Х14Н4Б, 15Х14Х281, 15Х281, 15Х18СУ Х13СУ, 40Х9С2, M
	TU 14-1-2889-80
	TU14-1-1958-77
	TU14-1-2533-78
		Rezistent la căldură cu crom ridicat 15Х11МФ, 18Х11МНФБ, 20Х12ВНМФ, 11Х11Н2В2МФ, 13Х11Н2В2МФ, 13Х12Х14Н, 13Х14Н 18Х12ВМБФР
Austenitic și austenitic-feritic		Rezistent la acid 04х18н10, 08х18н10, 08х18н10т Ззз, 08х17н15з, 08х18н12т, 08х10н20т2, 10х14г14нз, 10х14г14н4т 12X17G9AN4, 08X18G8N2T , 15Х18Н12С4ТУ
	TU108.11.595-87
Austenitic-martensitic		07Х16Н6, 09Х17Н7У, 09Х17Н7УТ, 08Х17Н5МЗ, 08Х17Н6Т, 09Х15Н8У, 20Х13Н4Г9
Feritic-austenitic		Rezistent la acid de înaltă rezistență 08Х22Н6Т, 12Х21Н5Т.08Х21Н6
	TU14-1-1958-77	10Х25Н6АТМФ
Feritic-austenitic		12Х25Н5ТМФЛ
	TU14-1-1541-75	03Х23Н6, 03Х22Н6М2
Austenitic		Rezistent la căldură 20Х23Н13, 10Х23Н18, 20Х23Н18, 08Х20Н14С2, 20Х20Н14С2, 20Х25Н20С2, 12Х25Н4Н2, 12Х25Н14С2 Н4МЗ, 55Х20Г9AN4
		KhN38VT, KhN60Yu, KhN70Yu, KhN78T
Austenitic		Rezistent la căldură 10Х11Н20ТЗР, 10Х11Н23ТЗМР, 08Х16Н13М2Б, 09Х16Н15МЗБ, 08Х15Н24Н23ТЗМР, 08Х16Н13М2Б, 08Х15Н24Н23ТЗМР, 08Х15Н24В4Х11, Н20ТЗР, 37Х12Н8Г8МФБ, 45Х14Н14В2М , 09X14N19V2BR, 09X14N19V2BR1, 40X15N7G7F2MS, 09X14
Fier-nichel și aliaje pe bază de nichel		KhN35VT, KhN35VTYu, KhN32T, KhN38VT, KhN80TBYu, KhN67MVTYu

Pentru oțelurile înalt aliate sudabile limitat, tratamentul termic înainte de sudare este diferit (călire la 650-710°C cu răcire cu aer sau călire în apă de la 1050-1100°C). La sudarea majorității oțelurilor din acest grup, este necesară preîncălzirea la 200-300°C.

După sudare, pentru a reduce stresul și a reduce duritatea, piesele sunt călite la 650-710°C. Pentru sudarea unui număr de oțeluri austenitice este necesară călirea în apă de la 1050-1100°C.

Pentru oțelurile înalt aliate slab sudabile, se recomandă călirea în anumite condiții pentru diferite oțeluri înainte de sudare.

Pentru întregul grup de oțeluri este necesară preîncălzirea la 200-300°C. Sudarea oțelului 110G13L în stare întărită se realizează fără încălzire. Tratamentul termic după sudare se efectuează conform instrucțiunilor speciale, în funcție de calitatea și scopul oțelului. Pentru oțelul 110G13L, tratamentul termic nu este necesar.

Sudabilitate- aceasta este reacția metalelor și aliajelor sudate la procesul de sudare. Ea definește tehnologic latura procesului şi operațional adecvarea produsului.

Topirea și cristalizarea metalului în condiții de sudare este un proces metalurgic complex care are loc în timpul încălzirii neuniforme, supraîncălzirii și răcirii metalului la îmbinările pieselor de prelucrat. Procesul este însoțit de transformări structurale și recristalizare a metalului. Acest lucru determină în mare măsură calitatea și fiabilitatea îmbinării sudate, de exemplu. un set de proprietăți de sudură dobândite care determină adecvarea îmbinărilor și posibilitatea utilizării structurii sudate în tehnologie.

Pe sudabilitate oțelul are o mare influență compozitia chimica.

Carbon- Asta element important compoziția chimică a oțelului, care determină sudabilitatea, rezistența, duritatea și călibilitatea acestuia. Oțelurile care conțin cel mult 0,25% carbon pot fi bine sudate. La un conținut mai mare, sudabilitatea oțelului se deteriorează brusc, deoarece în zona încălzită afectată de căldură se formează structuri de întărire, ceea ce duce la apariția fisurilor calde și reci.

Sulf– o impuritate nocivă care formează compuși fuzibili cu fierul, care se află de-a lungul limitelor de cereale, slăbind legătura dintre ele odată cu apariția fisurilor în stare fierbinte. Acest fenomen este cauzat fragilitate roșie metal Prin urmare, pentru a evita fisurile în sudare, conținutul de sulf din oțelurile sudate trebuie să fie mai mic de 0,045%.

Fosfor- de asemenea o impuritate nocivă. În oțeluri provoacă apariția structurilor casante, mai ales la temperaturi scăzute. Acest proces se numește frig. Conținutul de fosfor din oțelurile și sudurile sudate trebuie să fie mai mic de 0,04%.

Mangan este un element al compoziției chimice a oțelului care crește oarecum rezistența și elasticitatea oțelului. Când conținutul său în oțeluri este între 0,3...0,8%, procesul de sudare nu este dificil. Când conținutul de mangan este mai mare de 1,8%, există riscul de fragilitate și fisuri din cauza călibilității unui astfel de oțel.

Siliciu crește ușor rezistența, elasticitatea și duritatea oțelului. Când conținutul său este de până la 0,2...0,3%, sudabilitatea nu se deteriorează. Când conținutul este mai mare de 0,8%, condițiile de sudare se deteriorează din cauza fluidității ridicate a oțelului și a formării de oxizi de siliciu refractar.

Crom crește rezistența, elasticitatea și duritatea oțelului, dar în timpul sudării formează carburi de crom, care înrăutățesc rezistența la coroziune a sudurii și a zonei adiacente afectate de căldură. Mărește brusc duritatea metalului în această zonă afectată de căldură și crește probabilitatea de fisuri și promovează formarea de oxizi refractari, care complică procesul de sudare. În oțelurile fără nichel care urmează să fie sudate, conținutul de crom nu trebuie să depășească 0,3%.

Molibden favorizează măcinarea cristalelor (granule de oțel), crește rezistența oțelului. Acest lucru este deosebit de important sub sarcini de șoc și temperaturi ridicate, dar molibdenul provoacă fisuri în metalul de sudură și în zona afectată de căldură. În timpul procesului de sudare, molibdenul se oxidează și se arde în mod activ. În structurile sudate critice, conținutul de molibden nu trebuie să depășească 1%.

Vanadiu favorizează întărirea oțelului, îngreunând astfel sudarea; se oxidează activ și se arde. În structurile sudate critice, conținutul de vanadiu nu trebuie să depășească 1%.

Tungsten crește duritatea oțelului și rezistența acestuia la uzură la temperaturi ridicate (rezistență la roșu), dar complică procesul de sudare din cauza oxidării puternice. Tungstenul nu este introdus în compoziția oțelului de sudat.

Oxigen oxidează în mod activ fierul topit, formând structuri fragile, de asemenea, oxidează elementele de aliere. Metalul de sudură topit trebuie protejat de interacțiunea cu oxigenul atmosferic. Aceasta este una dintre funcțiile acoperirii electrodului, care eliberează gaz protector (dioxid de carbon) atunci când este ars. Pentru a proteja împotriva oxidării, sudarea structurilor critice din oţeluri inoxidabile iar metalele neferoase sunt realizate în gaze protectoare precum argonul și heliul.

Hidrogen.În timpul sudării, atomii de hidrogen se dizolvă cu ușurință în metalul topit, iar atunci când metalul se solidifică, se recombină în molecule care se adună în diferite locuri în sudură, formând bule de gaz. Hidrogenul provoacă porozitate și mici fisuri în metalul de sudură, crește fragilitatea b oțel, reducându-i rezistența și duritatea. Hidrogenul, ca și oxigenul, care se poate combina cu metalul de sudură topit, se găsește în aerul din jur, umiditatea rămânând în acoperirea electrodului neuscat, în fluxuri și pe suprafața metalului sudat sub formă de apă, zăpadă, îngheț. Hidrogenul este, de asemenea, conținut în rugină, care poate fi pe firul de sudură sau pe marginile pieselor de prelucrat. Protecția metalului de sudură topit de hidrogen se realizează simultan cu protecția împotriva oxigenului.

Metalul este cel mai puțin saturat cu hidrogen în timpul sudării DC polaritate inversă, saturație mai mare – la sudarea cu curent alternativ.

Nichel, conținute în oțelurile aliate, îmbunătățește semnificativ sudabilitatea acestora: rafinează boabele, conferă sudurii ductilitate și rezistență. La sudarea oțelurilor care conțin nichel, este necesară o protecție fiabilă împotriva expunerii la oxigenul atmosferic. Nichelul este scump. Utilizarea oțelurilor cu nichel trebuie să fie justificată din punct de vedere tehnic și economic.

Titan, conținute în oțelurile aliate, rafinează boabele, crește plasticitatea sudurii și calitatea conexiunii. Otelurile inoxidabile pentru structurile sudate critice trebuie sa contina, pe langa nichel, inca 4-5% titan.

Pe sudabilitatea oțelului Asemenea, influenţate de modurile şi metodele de sudare.

Pentru a selecta corect metoda și modurile de sudare care elimină apariția defectelor, este necesar să se cunoască sudabilitatea tehnologică a metalului. Aceasta este reacția sa la influențele termice din zona afectată de căldură fără topire, precum și la procesele metalurgice de topire și cristalizarea ulterioară a metalului. Pe baza compoziției chimice cunoscute a oțelului, este posibil să se prezică sudabilitatea tehnologică a acestuia. Dar acuratețea unor astfel de prognoze nu este întotdeauna de încredere și vă puteți baza pe ele atunci când sudați un număr mic de produse cu un nivel critic scăzut. În cazul fabricării unui număr semnificativ de structuri sudate critice, este necesar să se determine experimental sudabilitatea tehnologică a lotului de metal din care vor fi realizate produsele. Metode definițiile sudabilității tehnologice pot fi împărțite în două grupe.

Primul– când sudabilitatea este determinată direct prin sudarea unuia sau mai multor mostre de produs. În același timp, ei învață despre tendința metalului de a se întări sau despre lipsa acestuia, despre rezistența și ductilitatea metalului, despre modificările microstructurii. Rezultatele obţinute sunt foarte fiabile;

Doilea– un grup de metode de determinare a sudabilității este mai simplu și se bazează pe simularea proceselor de sudare. În acest caz, modificările metalului sunt determinate indirect, de exemplu, prin tratament termic la temperaturi apropiate de procesul de sudare. Completitudinea și fiabilitatea unor astfel de informații sunt semnificativ mai reduse.

În funcție de sudabilitatea oțelului sunt subdivizate cu patru grupuri caracterizate prin capacitatea metalelor de a forma îmbinări cu proprietăți specificate în timpul sudării - puternice, ermetice, fără fragilitate.

Primul grup– oțeluri bine sudate care formează îmbinări sudate de înaltă calitate fără utilizarea unor tehnici speciale și încălzire înainte și după sudare. Acestea sunt oțeluri cu emisii scăzute de carbon, aliate scăzute și medii. De exemplu, de la BSt1 la BSt4; de la VSt1 la VSt4; de la oțel 08 la oțel 25; oțel 15X; 20ХГА, 12ХН4А; 10HSND; 20Х23Н18Т; 12Х18Н9Т și altele cu compoziția chimică necesară.

A doua grupă– oțeluri sudabile satisfăcător, care, pentru a obține îmbinări sudate de înaltă calitate, necesită respectarea strictă a condițiilor de sudare, utilizarea unui material de umplutură special, în special curățarea temeinică a marginilor sudate și, în unele cazuri, încălzirea prealabilă și concomitentă la 150 0 C, recoacere ulterioară. De exemplu, acestea sunt oțel BSt5sp; BSt5Gsp; oțel 30; oțel 35; oțel 20ХНЗА; oțel 12ХА, etc.

A treia grupă– oțeluri cu sudabilitate limitată în condiții normale și predispuse la fisurare. Conțin carbon de la 0,35% la 0,5%, acestea pot fi și oțeluri înalt aliate. Pentru a evita formarea fisurilor, inainte de sudare se incalzesc la 200...400 0 C urmate de recoacere. De exemplu, BSt5ps; oțel 40, 45, 50, 35ХН.

A patra grupă– oteluri slab sudabile, practic nesudabile din cauza continutului ridicat de carbon si elemente de aliere care conduc la formarea fisurilor. De exemplu, acestea sunt oțelurile 60G, 70G, 50ХН, 80С, У7, У10, У13, 9ХС, ХВГ, 3Х2ВФ. Calitatea îmbinărilor sudate ale unor astfel de oțeluri este scăzută, în ciuda tratamentului termic preliminar și ulterior.

Oțelurile care sunt sudabile nesatisfăcător includ și oțelurile întărite la rece; armătură întărită prin tragere, a cărei sudare duce la înmuiere și la creșterea fragilității.

Trebuie remarcat faptul că sudabilitatea oțelului de armare diferă de sudarea tablelor și a produselor laminate modelate pentru structuri metalice. De exemplu, barele de armare din St5 sudează mai bine decât tabla de oțel de aceeași calitate.

Sudarea oțelului la rece nu este permisă.

Sudabilitate a oțelurilor

Oțelurile cu conținut scăzut de carbon au, în general, o bună sudabilitate. Impuritățile nocive pot reduce sudabilitatea dacă conținutul lor depășește norma.

Impuritățile dăunătoare pot afecta sudarea chiar și cu un conținut mediu care nu depășește norma dacă formează acumulări locale, de exemplu, din cauza segregării. Elementele dăunătoare sudării în oțel cu conținut scăzut de carbon pot fi carbonul, fosforul și sulful, iar acesta din urmă este predispus în special la segregare cu formarea de acumulări locale.

Contaminarea metalului cu gaze și incluziuni nemetalice poate avea, de asemenea, un efect negativ asupra sudării. Contaminarea metalului cu impurități nocive depinde de metoda de producere a acestuia și poate fi parțial apreciată după marcarea metalului. Oțelul de calitate superioară sudează mai bine decât oțelul de calitate obișnuit de gradul corespunzător; Oțelul cu vatră deschisă este mai bun decât oțelul Bessemer, iar oțelul calm cu vatră deschisă este mai bun decât oțelul în fierbere. La fabricarea produselor sudate critice, diferențele specificate în sudarea oțelurilor cu conținut scăzut de carbon trebuie luate în considerare și luate în considerare atunci când alegeți calitatea metalului de bază.

Oțelurile carbon care conțin mai mult de 0,25% carbon au o sudabilitate redusă în comparație cu oțelurile cu conținut scăzut de carbon, iar sudarea scade treptat pe măsură ce conținutul de carbon crește. Oțelurile cu conținut ridicat de carbon se întăresc ușor, ceea ce duce la formarea de structuri dure, fragile de întărire în zona de sudare și pot fi însoțite de formarea de fisuri. Pe măsură ce conținutul de carbon crește, tendința metalului de a se supraîncălzi în zona de sudare crește. Conținutul crescut de carbon îmbunătățește procesul de ardere a acestuia cu formarea de monoxid de carbon gazos, care provoacă fierberea băii și poate duce la o porozitate semnificativă a metalului depus.

Când conținutul de carbon este peste 0,4-0,5%, sudarea oțelului devine una dintre cele mai dificile sarcini în tehnologia de sudare. Oțelurile carbon au, în general, sudabilitate redusă și, dacă este posibil, se recomandă înlocuirea lor cu oțeluri de structură slab aliate, care asigură aceeași rezistență cu un conținut de carbon semnificativ mai scăzut datorită altor elemente de aliere. La sudarea oțelurilor carbon prin fuziune, acestea de obicei nu aderă la corespondența compoziției chimice a metalelor de umplutură și a metalelor de bază, încercând să se obțină metalul depus egal ca rezistență cu metalul de bază datorită alierei cu mangan, siliciu etc. un continut redus de carbon.

Sudarea oțelurilor carbon este adesea efectuată cu preîncălzire și tratament termic ulterior și, dacă este posibil, în multe cazuri se străduiesc să combine tratamentul termic cu procesul de sudare, de exemplu, în sudarea cu gaz a pieselor mici, sudarea prin presa de gaz, la punct și cap la cap. sudare etc.

Majoritatea oțelurilor structurale slab aliate au o sudabilitate satisfăcătoare. Datorită importanței crescute a sudării, noi clase de oțeluri structurale slab aliate, de regulă, sunt produse cu o sudabilitate satisfăcătoare. Dacă testele de loturi de probă de oțel arată o sudabilitate insuficientă, atunci producătorii ajustează de obicei compoziția oțelului pentru a îmbunătăți sudarea. În unele cazuri, este necesară o ușoară preîncălzire a oțelului la 100-200 ° și mai rar este necesar să se recurgă la un tratament termic ulterior. Pentru o evaluare calitativă preliminară brută a sudabilității oțelurilor slab aliate, acestea recurg uneori la calcularea echivalentului de carbon pe baza compoziției chimice a oțelului. Calculul se face folosind următoarea formulă empirică:

unde simbolurile elementului indică conținutul lor procentual în oțel. Când echivalentul de carbon este mai mic de 0,45, sudabilitatea oțelului poate fi considerată satisfăcătoare, dar dacă echivalentul de carbon este mai mare de 0,45, atunci trebuie luate măsuri speciale, cum ar fi preîncălzirea și tratamentul termic ulterior. Trebuie remarcat faptul că metoda de evaluare a sudabilității prin echivalent de carbon este foarte aproximativă și nu dă întotdeauna rezultate corecte.

Din punct de vedere al structurii, oțelurile slab aliate aparțin de obicei clasei perlitice. Varietatea largă de compoziție chimică a oțelurilor slab aliate face foarte dificilă potrivirea compoziției chimice a metalului depus și a metalului de bază în timpul sudării prin fuziune, ceea ce necesită o varietate foarte mare, dificil de implementat de materiale de umplutură. Prin urmare, cu excepția unor cazuri speciale în care este necesară potrivirea compoziției chimice a metalului de bază și depus (de exemplu, obținerea rezistenței la coroziune, rezistență la fluaj etc.), acestea se limitează de obicei la obținerea proprietăților mecanice necesare. a metalului depus, fără a ține cont de compoziția sa chimică. Acest lucru face posibilă utilizarea mai multor tipuri de materiale de umplutură la sudarea mai multor clase de oțel, ceea ce reprezintă un avantaj practic semnificativ. De exemplu, electrozii UONI-13 sudează cu succes zeci de clase de oțeluri carbon și slab aliate. În structurile sudate, oțelurile slab aliate sunt de obicei preferate oțelurilor carbon cu aceeași rezistență. Pentru a determina necesitatea unei ușoare preîncălzire și revenire ulterioară, duritatea maximă a metalului în zona afectată este adesea luată în considerare. Dacă duritatea nu depășește 200-250 Nv, atunci încălzirea și revenirea nu sunt necesare cu o duritate de 250-ZOS Hv, este de dorit utilizarea încălzirii sau călirii pentru duritatea peste 300-350 Hv;

Oțelurile înalt aliate au o bună sudabilitate și sunt utilizate pe scară largă în structurile sudate din oțel austenitic. Cele mai utilizate sunt oțelurile austenitice crom-nichel, de exemplu binecunoscutul oțel inoxidabil 18/8 (18% crom și 8% nichel). Oțelurile austenitice crom-nichel sunt utilizate ca oțeluri inoxidabile, iar cu aliaje mai mari, de exemplu, care conțin 25% crom și 20% nichel, sunt și oțeluri rezistente la căldură. Conținutul de carbon din oțelurile austenitice crom-nichel trebuie să fie minim, nedepășind 0,10-0,15% în diferite grade, altfel carburile de crom pot precipita, reducând brusc proprietățile valoroase ale oțelului austenitic.

Pentru părțile mașinilor care lucrează la abraziune, de exemplu, pentru fălcile concasoarelor de piatră, precum și pentru traversele șinei, oțelul austenitic cu mangan relativ ieftin, care conține 13-14% mangan și 1,0-1,3% carbon, este de obicei utilizat sub formă de turnări.

Sudarea oțelurilor austenitice ar trebui, de regulă, să păstreze structura austenitei în îmbinarea sudată și proprietățile valoroase asociate austenitei: rezistență ridicată la coroziune, ductilitate ridicată etc. Descompunerea austenitei are loc odată cu precipitarea carburilor formate din excesul de carbon. eliberat din solutie. Descompunerea austenitei este favorizată prin încălzirea metalului la temperaturi sub punctul de transformare austenitic, reducerea conținutului de elemente formatoare de austenită, creșterea conținutului de carbon în austenite cu conținut scăzut de carbon, contaminarea metalului cu impurități etc. Prin urmare, la sudare oțelurile austenitice, durata de încălzire și cantitatea de căldură de intrare ar trebui reduse la minim și, eventual, îndepărtarea căldurii mai intensă de la locul de sudare prin plăcuțe de cupru, răcire cu apă etc.

Oțelul austenitic utilizat pentru fabricarea produselor sudate trebuie să fie de cea mai bună calitate, cu o cantitate minimă de contaminare. Deoarece descompunerea austenitei de crom-nichel este cauzată de formarea și precipitarea carburilor de crom, rezistența austenitei poate fi crescută prin introducerea de agenți formatori de carburi mai puternici decât cromul în metal. Titanul Ti și niobiul Nb s-au dovedit a fi potrivite în acest scop, în special primul element, care, de asemenea, nu este rar. Titanul leagă foarte ferm carbonul eliberat, prevenind formarea carburilor de crom și, prin urmare, previne descompunerea austenitei. Pentru sudare se recomanda utilizarea otelului austenitic cu un continut mic de titan. De exemplu, oțelul inoxidabil austenitic crom-nichel EYa-lT tip 18/8 cu o cantitate mică de titan (nu mai mult de 0,8%) are o sudabilitate bună. Cerințe mai stricte, desigur, sunt impuse metalului de umplutură, care trebuie să fie austenitic, de preferință cu un oarecare exces de elemente de aliere, ținând cont de posibila ardere a acestora în timpul sudării și cu aditivi stabilizatori - titan sau niobiu. GOST 2246-51 prevede sârmă de umplutură austenitică pentru sudarea oțelurilor inoxidabile și rezistente la căldură. Sârma de umplutură austenitică este uneori utilizată pentru sudarea oțelurilor martensitice.

Lipsa și costul ridicat al sârmei austenitice de crom-nichel fac necesară efectuarea de cercetări pentru a obține înlocuitori mai ieftini. ÎN conditii de laborator Rezultate satisfăcătoare au fost obținute cu electrozi având o tijă din sârmă cu conținut scăzut de carbon de calitate SlA, în conformitate cu GOST 2246-51, cu un strat care conține crom și nichel, precum și în timpul sudării automate cu sârmă de calitate Sv1A sub o ceramică non- flux fuzionat care conține crom și nichel. La sudarea cu acești electrozi, în ambele cazuri nu este nevoie de sârmă austenitică redusă, dar rămâne consumul de nichel metalic și crom metalic redus sau ferocrom cu emisii reduse de carbon cu procent ridicat, introdus în cantități corespunzătoare în acoperire sau flux.

Loc sudura prin rezistenta oțelurile inoxidabile sunt realizate în condiții foarte severe, timpul de trecere curent este adesea redus la 1/2 și 1/4 din perioadă AC, adică până la 0,01 și 0,005 sec.

Oțelurile martensitice, caracterizate prin rezistență și duritate ridicate, sunt utilizate ca oțeluri de scule, oțeluri de blindaj etc. Sudarea lor este asociată cu anumite dificultăți.

Oțelurile se întăresc ușor și profund, așa că, după sudare, este de obicei necesar un tratament termic ulterior, constând în revenire scăzută sau ridicată. Adesea, este necesară și preîncălzirea produsului. Tratamentul termic anterior al produsului înainte de sudare poate avea o importanță semnificativă este de dorit să existe o distribuție cât mai uniformă a componentelor structurale; La sudarea prin fuziune, ei refuză adesea să se potrivească cu metalul depus și de bază nu numai în compoziția chimică, ci și în proprietățile mecanice, încercând, în primul rând, să asigure o ductilitate crescută a metalului depus și să elimine formarea fisurilor în acesta. În acest scop, în sudarea cu arc se folosesc adesea electrozi austenitici, de exemplu.

Oțelurile din clasa carburilor sunt utilizate în principal ca oțeluri pentru scule și, în practică, este adesea necesar să se ocupe nu de sudare, ci de suprafața acestor oțeluri la fabricarea și restaurarea sculelor de tăiere a metalelor, matrițe etc. Preîncălzirea și tratamentul termic ulterior deoarece aceste oteluri sunt in cea mai mare parte obligatorii .

Pentru sudarea cu arc și suprafața, se folosesc tije cu electrozi din oțeluri aliate cu proprietăți similare metalului de bază, precum și tije din oțel cu conținut scăzut de carbon, cu acoperiri de aliere care conțin feroaliaje adecvate. După ce sudarea sau suprafața este finalizată, se efectuează de obicei un tratament termic, constând în călire și recoacere.

Oțelurile feritice se remarcă prin faptul că formarea austenitei la temperaturi ridicate este complet suprimată sau slăbită datorită introducerii unor cantități mari de stabilizatori de ferită.

De o importanță practică semnificativă sunt oțelurile crom feritice cu un conținut de crom de 16 până la 30% și carbonul care nu depășește 0,1-0,2%, caracterizat prin rezistență la acizi și rezistență la căldură excepțională. Oțelurile pot fi sudate cu un metal de adaos de aceeași compoziție sau austenitic. Este necesară preîncălzirea după sudare, se efectuează o recoacere prelungită timp de câteva ore, urmată de o răcire rapidă.