Terase keevitatavus: klassifikatsioon. Teraste keevitatavuse rühmad

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-02 13:53

Teras on peamine konstruktsioonimaterjal. See on raua-süsiniku sulam, mis sisaldab erinevaid lisandeid. Kõik selle koostises olevad komponendid mõjutavad valuploki omadusi. Üks metallide tehnoloogilisi omadusi on võime moodustada kvaliteetseid keevisliiteid.

Tegurid, mis määravad terase keevitatavuse

Terase keevitatavuse hindamine toimub põhinäitaja - süsiniku ekvivalendi С_{equiv väärtuse järgi. See on tingimuslik koefitsient, mis võtab arvesse süsinikusisalduse ja peamiste legeerivate elementide mõju astet keevisõmbluse omadustele.}

Teraste keevitatavust mõjutavad järgmised tegurid:

1. Süsinikusisaldus.
2. Kahjulike lisandite olemasolu.
3. Dopingu määr.
4. Mikrostruktuuri vaade.
5. Keskkonnatingimused.
6. Metalli paksus.

Kõige informatiivsem parameeter on keemiline koostis.

Teraste jaotus keevitatavuse rühmade järgi

AlgubKõigi nende tegurite tõttu on terase keevitatavuse omadused erinevad.

Teraste klassifikatsioon keevitatavuse järgi.

• Hea (kui С_{eq≧0, 25%): madala süsinikusisaldusega terasdetailide jaoks; ei sõltu toote paksusest, ilmastikutingimustest, ettevalmistustööde olemasolust.}
• Rahuldav (0,25%≦С_{eq≦0,35%): kehtivad piirangud keskkonnatingimustele ja keeviskonstruktsiooni läbimõõdule (õhutemperatuur kuni -5, rahulikus tingimustes ilm, paksus kuni 20 mm).}
• Piiratud (0,35%≦C_{eq≦0,45%): kvaliteetse õmbluse moodustamiseks on vajalik eelsoojendus. See soodustab "sujuvaid" austeniitseid muundumisi, stabiilsete struktuuride moodustumist (ferriit-perliit, bainiit).}
• Halb (С_{eq≧0, 45%): mehaaniliselt stabiilse keevisühenduse moodustamine on võimatu ilma metalli servade eelneva temperatuuri ettevalmistamiseta ja sellele järgneva kuumtöötluseta keevitatud konstruktsioonist. Soovitud mikrostruktuuri moodustamiseks on vaja täiendavat kuumutamist ja sujuvat jahutamist.}

Terase keevitatavuse rühmad muudavad konkreetsete raua-süsiniku sulamite klasside keevitamise tehnoloogiliste omadustega navigeerimise lihtsaks.

Kuumtöötlus

Sõltuv alt teraste keevitatavuse rühmast ja vastavatest tehnoloogilistest omadustest saab keevisliite omadusi reguleerida järjestikuste temperatuuriefektide abil. Kuumtöötlemisel on 4 peamist meetodit: karastamine, karastamine,lõõmutamine ja normaliseerimine.

Kõige levinumad on karastamine ja karastamine keevisõmbluse kõvaduse ja samaaegse tugevuse tagamiseks, pinge leevendamiseks ja pragude vältimiseks. Karastusaste sõltub materjalist ja soovitud omadustest.

Metallkonstruktsioonide kuumtöötlus ettevalmistustööde käigus teostatakse:

• lõõmutamine - pinge maandamiseks metalli sees, tagades selle pehmuse ja painduvuse;
• temperatuuri erinevuse minimeerimiseks eelsoojendatud.

Temperatuurimõjude ratsionaalne juhtimine võimaldab:

• valmistage detail tööks ette (vabandage kõik sisemised pinged terade jahvatamise teel);
• vähendada külma metalli temperatuuri erinevusi;
• parandage keevitatud objekti kvaliteeti mikrostruktuuri termilise korrigeerimise teel.

Omaduste korrigeerimine temperatuurierinevustega võib olla kohalik või üldine. Serva soojendamine toimub gaasi- või elektrikaareseadmete abil. Kogu osa soojendamiseks ja sujuvaks jahutamiseks kasutatakse spetsiaalseid ahjusid.

Mikrostruktuuri mõju omadustele

Kuumtöötlusprotsesside olemus põhineb valuploki sees toimuvatel struktuurimuutustel ja nende mõjul tahkunud metallile. Seega on see temperatuurini 727 ˚C kuumutamisel segatud granuleeritud austeniitse struktuur. Jahutusmeetod määrab teisendusvalikud:

1. Ahju sees (kiirus 1˚C/min) – moodustuvad perliitstruktuurid kõvadusega umbes 200 HB (Brinelli kõvadus).
2. Seesõhk (10˚С/min) – sorbitool (ferriit-perliidi terad), kõvadus 300 HB.
3. Õli (100˚C/min) – troostiit (ferriittsementiidi mikrostruktuur), 400 HB.
4. Vesi (1000˚C/min) – martensiit: kõva (600 HB), kuid rabe teravakujuline struktuur.

Keevitusliitel peavad olema piisavad kõvaduse, tugevuse, plastilisuse kvaliteedinäitajad, mistõttu õmbluse martensiitsemad omadused ei ole vastuvõetavad. Madala süsinikusisaldusega sulamitel on ferriitne, ferriit-perliit, ferriit-austeniitne struktuur. Keskmise süsinikusisaldusega ja keskmise legeerterased – perliit. Suure süsinikusisaldusega ja kõrge legeeritud – martensiit või troostiit, mis on oluline viia ferriit-austeniitsesse vormi.

Keev teraskeevitus

Süsinikteraste keevitatavuse määrab süsiniku ja lisandite hulk. Need võivad läbi põleda, muutudes gaasilisteks vormideks ja andes madala kvaliteediga õmbluse poorsuse. Väävel ja fosfor võivad koonduda terade servadesse, suurendades struktuuri haprust. Keevitamine on kõige lihtsam, kuid see nõuab individuaalset lähenemist.

Tavaline kvaliteetsüsinikteras jaguneb kolme rühma: A, B ja C. Keevitustööd tehakse rühma C metalliga.

Teraseklasside VST1 - VST4 keevitatavust vastav alt standardile GOST 380-94 iseloomustab piirangute ja lisanõuete puudumine. Kuni 40 mm läbimõõduga osade keevitamine toimub ilma kuumutamiseta. Võimalikud näitajad klassides: G - kõrge mangaani sisaldus; kp, ps, cn - "keev", "poolrahulik", "rahulik"vastav alt.

Madala süsinikusisaldusega kvaliteetteras on tähistatud klassidega, mille tähistus on süsiniku sajandik, mis näitab deoksüdatsiooniastet ja mangaanisisaldust (GOST 1050-88): teras 10 (ka 10kp, 10ps, 10G), 15 (ka 15kp, 15ps, 15G), 20 (ka 20kp, 20ps, 20G).

Kvaliteetse keevisõmbluse tagamiseks on vaja läbi viia keevisvanni küllastamise protsess süsiniku C ja mangaaniga Mn.

Keevitusmeetodid:

1. Käsikaar, kasutades spetsiaalseid, algselt k altsineeritud elektroode, läbimõõduga 2–5 mm. Tüübid: E38 (keskmise tugevusega), E42, E46 (hea tugevusega kuni 420 MPa), E42A, E46A (keeruliste konstruktsioonide suure tugevusega ja nende töötamiseks eritingimustes). OMM-5 ja UONI 13/45 varrastega keevitamine toimub alalisvoolu toimel. Töö elektroodidega TsM-7, OMA-2, SM-11 toimub mis tahes karakteristikuga vooluga.
2. Gaasikeevitus. Enamasti ebasoovitav, kuid võimalik. See viiakse läbi täitejuhtme Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08GS abil. Õhuke madala süsinikusisaldusega metall (d 8mm) keevitatakse vasakul viisil, paks (d 8mm) - õiget pidi. Õmbluse omaduste puudusi saab kõrvaldada normaliseerimise või lõõmutamise teel.

Madala süsinikusisaldusega teraste keevitamine toimub ilma täiendava kuumutamiseta. Lihtsa vormi üksikasjade jaoks pole piiranguid. Oluline on kaitsta mahulisi ja võrekonstruktsioone tuule eest. Keerulisi esemeid on soovitav keevitada töökojas temperatuuril mitte alla 5˚С.

Seega on klasside VST1 - VST4, terase 10 - terase 20 puhul keevitatavus hea, praktiliseltilma piiranguteta, mis nõuab standardset individuaalset keevitusmeetodi, elektroodi tüübi ja vooluomaduste valikut.

Keskmise ja kõrge süsinikusisaldusega konstruktsiooniterased

Sulami küllastumine süsinikuga vähendab selle võimet moodustada häid ühendeid. Kaare või gaasileegi termilise mõju käigus koguneb väävel piki terade servi, põhjustades punase rabeduse, fosfor aga külma rabeduse. Kõige sagedamini keevitatakse mangaaniga legeeritud materjale.

See hõlmab tavapärase kvaliteediga VSt4, VSt5 (GOST 380-94), kvaliteetseid 25, 25G, 30, 30G, 35, 35G, 40, 45G (GOST 1050-88) erineva metallurgiatööstuse konstruktsiooniteraseid..

Töö olemus on vähendada süsiniku hulka keevisvannis, küllastada selles olev metall räni ja mangaaniga ning tagada optimaalne tehnoloogia. Samal ajal on oluline vältida liigset süsinikukadu, mis võib viia mehaaniliste omaduste destabiliseerumiseni.

Keskmise ja kõrge süsinikusisaldusega terastega keevitamise omadused:

1. Esialgne serva soojendamine kuni 100-200˚С laiusele kuni 150 mm. Ainult klassid Vst4 ja teras 25 keevitatakse ilma lisakütteta. Rahuldava keevitatavusega keskmise süsinikusisaldusega teraste puhul viiakse enne töö alustamist läbi täielik normaliseerimine. Kõrge süsinikusisaldusega teraste puhul on vajalik eellõõmutamine.
2. Kaarkeevitust teostatakse alalisvoolu all kaetud k altsineeritud elektroodidega, mille suurus on vahemikus 3 kuni 6 mm (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7). võimalik sisse töötadaräbust või kaitsegaasid (CO_{2, argoon).}
3. Gaasikeevitus toimub karburiseeriva leegiga, vasaku käe meetodil, eelsoojendusega temperatuurini 200˚C, ühtlase atsetüleeni madala võimsusega.
4. Osade kohustuslik kuumtöötlus: karastamine ja karastamine või eraldi karastamine, et minimeerida sisepingeid, vältida pragunemist, pehmendada kõvastunud martensiitseid ja troostiitkonstruktsioone.
5. Kontaktpunktkeevitust teostatakse piiranguteta.

Seega keevitatakse keskmise ja kõrge süsinikusisaldusega konstruktsiooniteraseid praktiliselt piiranguteta, välistemperatuuril vähem alt 5˚С. Madalamatel temperatuuridel on esialgne eelsoojendus ja kvaliteetne kuumtöötlus kohustuslik.

Madallegeeritud teraste keevitamine

Legeerterased on terased, mis küllastatakse sulamise ajal erinevate metallidega, et saavutada soovitud omadused. Peaaegu kõik need avaldavad positiivset mõju kõvadusele ja tugevusele. Kroom ja nikkel on kuumakindlate ja roostevabade sulamite osa. Vanaadium ja räni annavad elastsust, kasutatakse materjalina vedrude ja vedrude valmistamisel. Molübdeen, mangaan, titaan suurendavad kulumiskindlust, volfram - punane kõvadus. Samal ajal, mõjutades positiivselt osade omadusi, halvendavad need terase keevitatavust. Lisaks suureneb kõvenemise aste ja martensiitsete struktuuride teke, sisepinged ja õmbluste pragunemise oht.

Legeerteraste keevitatavuse määrab ka nendekeemiline koostis.

Madallegeeritud madala süsinikusisaldusega terased 2GS, 14G2, 15G, 20G (GOST 4543-71), 15HSND, 16G2AF (GOST 19281-89) on hästi keevitatud. Standardtingimustes ei vaja need protsesside lõpus täiendavat kuumutamist ja kuumtöötlust. Mõned piirangud siiski kehtivad:

• Lubatud soojustingimuste kitsas vahemik.
• Tööd tuleks teha temperatuuril, mis ei ole madalam kui -10˚С (madalama õhutemperatuuri tingimustes, kuid mitte madalamal kui -25˚С, rakendage eelsoojendust kuni 200 ˚С).

Võimalikud viisid:

• Elektrikaarkeevitus alalisvooluga 40 kuni 50 A, elektroodid E55, E50A, E44A.
• Automaatne sukelkaarkeevitus, kasutades täitetraadi Sv-08GA, Sv-10GA.

Terase 09G2S, 10G2S1 keevitatavus on samuti hea, nõuded ja võimalikud teostusmeetodid on samad, mis sulamitel 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15KhSND, 16G2AF. Sulamite 09G2S, 10G2S1 oluline omadus on kuni 4 cm läbimõõduga osade servade ettevalmistamise vajaduse puudumine.

Keskmiselt legeerteraste keevitamine

Keskmiselt legeeritud terased 20KhGSA, 25KhGSA, 35KhGSA (GOST 4543-71) annavad suurema vastupidavuse lahtiste õmbluste tekkele. Need kuuluvad rahuldava keevitatavusega rühma. Need nõuavad eelkuumutamist temperatuurini 150-200˚С, mitmekihilisi keevisõmblusi, kõvenemist ja karastamist pärast keevitamise lõpetamist. Valikud:

• Vooluvool ja elektroodi läbimõõt elektrikaarega keevitamiselvalitakse rangelt sõltuv alt metalli paksusest, võttes arvesse asjaolu, et õhemad servad on töö käigus rohkem karastatud. Seega peaks toote läbimõõduga 2–3 mm voolu väärtus olema vahemikus 50–90 A. Serva paksusega 7–10 mm suureneb vastupidise polaarsusega alalisvool 4–6 mm elektroodide abil 200 A-ni. Kasutatakse tselluloosi või k altsiumfluoriidi kaitsekattega vardaid (Sv-18KhGSA, Sv-18KhMA).
• Töötades kaitsvas gaasikeskkonnas CO_{2 on vaja kasutada traati Sv-08G2S, Sv-10G2, Sv-10GSMT, Sv-08Kh3G2SM läbimõõduga kuni kuni 2 mm.}

Nende materjalide puhul kasutatakse sageli argooni kaarmeetodit või sukelkaarkeevitust.

Kuumuskindlad ja ülitugevad terased

Keevitamine kuumakindlate raua-süsiniku sulamitega 12MX, 12X1M1F, 25X2M1F, 15X5VF tuleb läbi viia eelkuumutamisel temperatuurini 300–450˚С, lõpliku kõvenemise ja kõrge karastamisega.

• Elektriline kaarkeevitus kaskaadmeetodil mitmekihilise õmbluse kujundamiseks, kasutades k altsineeritud kaetud elektroode UONII 13 / 45MH, TML-3, TsL-30-63, TsL-39.
• Gaasikeevitus atsetüleeni toitega 100 dm3/mm kasutades täitematerjale Sv-08KhMFA, Sv-18KhMA. Toruühendus on teostatud kogu vuugi eelneva gaasiküttega.

Keskmiselt legeeritud kõrgtugevate materjalide 14Kh2GM, 14Kh2GMRB keevitamisel on oluline järgida samu reegleid, mis kuumakindlate teraste puhul, võttes arvesse mõningaid nüansse:

• Põhjalik puhastusservad ja tihvtide kasutamine.
• Elektroodi kõrgtemperatuuriline lõõmutamine (kuni 450˚C).
• Üle 2 cm paksuste osade puhul soojendage temperatuurini 150 ˚C.
• Õmbluse aeglane jahutus.

Kõrgelegeeritud terased

Kõrglegeeritud teraste keevitamisel on vaja kasutada spetsiaalset tehnoloogiat. Nende hulgas on suur valik roostevabasid, kuumakindlaid ja kuumakindlaid sulameid, mõned neist: 09Kh16N4B, 15Kh12VNMF, 10Kh13SYu, 08Kh17N5MZ, 08Kh18G8N2T, 03Kh16N15MZhB,7G15MZhB. Teraste keevitatavus (GOST 5632-72) kuulub 4. rühma.

Kõrge süsinikusisaldusega kõrglegeeritud terase keevitusomadused:

1. Voolu tugevust on vaja vähendada keskmiselt 10-20% nende madala soojusjuhtivuse tõttu.
2. Keevitamine peaks toimuma tühimikuga, elektroodid kuni 2 mm.
3. Vähendage fosfori, plii, väävli, antimoni sisaldust, suurendage molübdeeni, vanaadiumi ja volframi sisaldust spetsiaalsete kaetud varraste abil.
4. Vajadus moodustada segatud keevisõmbluse mikrostruktuur (austeniit + ferriit). See tagab ladestunud metalli elastsuse ja sisepingete minimeerimise.
5. Kohustuslik serva soojendamine keevitamise eelõhtul. Temperatuur valitakse vahemikus 100–300˚С, olenev alt struktuuride mikrostruktuurist.
6. Kaetud elektroodide valik kaarkeevitamisel määratakse osade terade tüübi, omaduste ja töötingimuste järgi: austeniitterase 12X18H9 jaoks: UONII 13 / NZh, OZL-7, OZL-14 koos Sv-06Kh19N9T-ga katted,Sv-02X19H9; martensiiterasele 20Kh17N2: UONII 10Kh17T, AN-V-10, kaetud Sv-08Kh17T-ga; austeniit-ferriitteras 12Kh21N5T: TsL-33, kaetud Sv-08Kh11V2MF-ga.
7. Gaasikeevitamisel peaks atsetüleeni juurdevool vastama väärtusele 70-75 dm3/mm, täitetraati kasutatakse Sv-02Kh19N9T, Sv-08Kh19N10B.
8. Sukelkaare toimingud on võimalikud NZh-8 abil.

Terase keevitatavus on suhteline parameeter. See sõltub metalli keemilisest koostisest, selle mikrostruktuurist ja füüsikalistest omadustest. Samas saab läbimõeldud tehnoloogilise lähenemise, erivarustuse ja töötingimuste abil reguleerida kvaliteetsete vuukide moodustamise võimet.