Влияние легирующих элементов на свариваемость сталей

Влияние легирующих элементов на свариваемость сталей часто
имеет решающее значение. Конечно, на свариваемость
сталей влияет и толщина свариваемых металлов и вид сварки
и температура окружающей среды и чёткое соблюдение технологии сварки.

Даже плохо свариваемые стали можно успехом сваривать, если обеспечить нужную
интенсивность нагрева, и охлаждения. А также, провести термообработку до и после
сварки. И, наоборот, стали, сваривающиеся без ограничений, можно сварить с множеством
дефектов
в сварном шве.

Но, хотя факторов, влияющих на свариваемость сталей несколько, именно химический
состав стали играет главную роль. Потому что и технология сварки и применяемый
вид
сварки зависят, в большинстве случаев, от химического состава свариваемой
стали.

Как влияют основные легирующие элементы и примеси на свариваемость
сталей

Не все легирующие
элементы влияют на свариваемость сталей отрицательно. Какие-то элементы
могут оказывать положительное влияние на свариваемость, а, какие-то, при небольшом
содержании, вовсе не оказывают заметного влияния на процесс
сварки металлов.

Влияние углерода на свариваемость стали

Углерод является наиболее распространённым и важных компонентом в составе углеродистых
и других сталях. Углерод, во многом, определяет свойства стали при её обработке
и сварке, и, во многом, определяет группу
свариваемости стали. Сварка
низкоуглеродистых сталей, с содержанием углерода до 0,25% происходит без
ограничений. Среднеуглеродистые стали, с содержанием углерода свыше 0,25% и
до 0,35% свариваются удовлетворительно. Стали, содержащие в своём составе углерода
более 0,35%, свариваются ограничено, а высокоуглеродистые стали с содержанием
углерода более 0,45% относятся к трудносвариваемой группе сталей.

Влияние серы на свариваемость сталей

Сера является вредной примесью в стали и содержание её с составе стали не допускается
более, чем 0,05%. Сера, вступая во взаимодействие с железом, образует сернистое
железо Fe2S3 которое имеет температуру
плавления более низкую, чем у стали, и является трудно растворимым в расплавленной
стали.

В процессе кристаллизации стали, сернистое железо кристаллизуется между кристаллами
металла сварного шва. Это приводит к возникновению горячих трещин.

Влияние фосфора на свариваемость сталей

Фосфор, также как и сера, является вредной примесью в составе сталей и его
содержание не допускается более, чем 0,05%. Фосфор, соединяясь с железом, образует
фосфористое железо, которое обладает высокой хрупкостью и придаёт стали хладноломкость.

Влияние кремния на свариваемость

Обычно, содержание кремния в стали составляет от 0,02% до 0,3%. При таком содержании
заметного влияния на свариваемость стали легирование кремнием не оказывает.

Если содержание кремния в составе стали повышенное и составляет 0,8-1,5%, то
процесс варки затрудняется, т.к. кремний повышает жидкотекучесть стали и, взаимодействуя
с металлом, образует тугоплавкие химические соединения.

Влияние марганца на свариваемость сталей

Обычно, содержание марганца в стали колеблется в пределах 0,3-0,8%. Считается,
что при содержании до 1,5-2% марганец не оказывает существенного влиянии на
свариваемость. При повышенном содержании марганца (свыше 2%), механические свойства
стали (прочность, твёрдость, склонность к закалке) возрастают, а это приводит
к риску образования холодных
трещин при сварке.

При сварке сталей, с высоким содержанием марганца (более 11%), происходит его
выгорание. В этом случае необходимо восполнять марганец через электродное покрытие,
флюсы или другими способами.

Влияние хрома на свариваемость

Содержание хрома с составе сталей обычно находится в пределах до 0,3%. При
содержании хрома в стали менее 1% сильного влияния на свариваемость он не оказывает.
Однако, при повышенном содержании хрома он снижает свариваемость стали из-за
образования тугоплавких оксидов Cr2O3. Кроме того, в зоне
термического влияния резко повышается твёрдость из-за образования карбидов
хрома Cr2С3. Также хром способствует появлению закалочных структур.

Влияние никеля на свариваемость

Обычно, содержание никеля в составе стали не превышает 0,3%, однако, в легированных
сталях его содержание может достигать 35%. Никель способствует измельчению зёрен
метала, улучшает пластичность стали и её прочность и оказывает положительное
влияние на свариваемость, особенно, если в составе стали повышенное содержание
хрома. Поэтому, стали, с высоким содержанием хрома, часто легируют никелем.

Влияние молибдена на свариваемость

Молибден часто присутствует в составе теплоустойчивых сталей с содержанием
0,15-0,8%. В сталях, которые эксплуатируются в условиях высоких температур и
ударных нагрузок, его содержание может достигать 5% и более.

Молибден способствует измельчению зёрен металла, повышает прочность и ударную
вязкость. Однако, оказывает отрицательное влияние на свариваемость, т.к. способствует
образованию трещин в металле сварного шва и в зоне термического влияния. При
сварке молибден быстро выгорает, поэтому, необходимы меры, препятствующие его
выгоранию в процессе сварки.

Влияние ванадия на свариваемость

Содержание ванадия в сталях обычно находится в пределах 0,2-1,5%. Ванадий увеличивает
механические свойства стали (прочность, ударную вязкость, упругость) и снижает
свариваемость, т.к. является причиной появления закалочных структур в металле
сварного шва и в зоне термического влияния.

Влияние вольфрама на свариваемость

Вольфрам содержится в сталях в пределах 0,8-18%. Он увеличивает твёрдость,
и теплостойкость стали, снижая, при этом, её свариваемость. При сварке вольфрам
легко окисляется и выгорает.

Влияние титана и ниобия на свариваемость

Титаном и ниобием легируют нержавеющие и жаропрочные стали и их содержание,
обычно, находится в пределах 0,5-1%. Титан и ниобий хорошо образуют карбиды,
поэтому, препятствуют образованию твёрдых карбидов хрома. При сварке нержавеющих
сталей ниобий повышает риск образования
горячих трещин. Титан отрицательного влияния на свариваемость не оказывает.


Источник

Author: serj

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *