Металлургические процессы при сварке низкоуглеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей

Дипломная работа - Разное

Другие дипломы по предмету Разное

Для того чтобы скачать эту работу.
1. Подтвердите что Вы не робот:
2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



, СМ-11, УОНИ-13/55 и др.

Теплоустойчивые стали чувствительны к термическому циклу при сварке, следствием которого являются появление холодных трещин, процессы старения, разупрочнения и опасность трещин при эксплуатации. Основными мерами борьбы с этими процессами являются применение основного металла с минимальным содержанием примесей и пониженным содержанием углерода, сварка с предварительным подогревом для сталей 12ХМ, 15ХМ (200-250С), для сталей 20ХМФ, 15Х1М1Ф (350-450С), выбор оптимального режима сварки, термообработка после сварки. Сварку производят ручной дуговой покрытыми электродами с фтористокальциевым покрытием типа Э-МХ,

Э-ХМФ на постоянном токе обратной полярности. Применяют также сварку в углекислом газе и под флюсом с использованием сварочных проволок, легированных элементами, входящими в состав свариваемых сталей.

 

1.5 Сварка под флюсом

 

Автоматическую сварку выполняют электродной проволокой диаметром 3-5 мм, полуавтоматическую - диаметром 1,2-2 мм. Равнопрочность соединения достигается подбором флюсов и сварочных проволок и выбором режимов и техники сварки. При сварке низкоуглеродистых сталей в большинстве случаев применяют марганцевые высококремнистые флюсы (ОСЦ-45, АН-348) и низкоуглеродистые сварочные проволоки Св-08, Св-08А.

При сварке ответственных конструкций, а также ржавого металла рекомендуется использовать электродную проволоку Св-08ГА. Использование указанных материалов позволяет получить металл шва с механическими свойствами, равными или превышающими механические свойства основного металла. При сварке низколегированных сталей используют те же флюсы и электродные проволоки Св-08ГА, Св-10Г2, Св-08ХН, Св-08ХМФА и др. Легирование металла шва марганцем из проволок и кремнием при проваре основного металла, при подборе соответствующего термического цикла (погонной энергии) позволяет получить металл шва с требуемыми механическими свойствами.

Использованием указанных материалов достигается высокая стойкость металла швов против образования пор и кристаллизационных трещин. При сварке без разделки кромок увеличение доли основного металла в металле шва и поэтому некоторое повышение в нем углерода может повысить прочностные свойства и понизить пластические свойства металла шва.

 

1.6 Сварка в защитных газах

 

При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей для защиты расплавленного электродного металла и металла сварочной ванны используют углекислый газ. В качестве защитных находят применение и смеси углекислого газа с аргоном или кислородом до 30%. В качестве сварочных проволок, в этом случае, применяют проволоки марок Св-08ГС, Св-08Г2С и др., для повышения коррозионной стойкости используют проволоку марки Св-08ХГ2С. Аргон и гелий в качестве защитных газов применяют только при сварке конструкций ответственного назначения. Сварку в углекислом газе выполняют плавящимся электродом. В некоторых случаях для сварки используют неплавящийся угольный или графитовый электрод.

Этот способ применяют при сварке бортовых соединений из низкоуглеродистых сталей толщиной 0,3-2,0 мм (например, канистр, корпусов конденсаторов и т. д.). Так как сварку выполняют без присадки, содержание кремния и марганца в металле шва невелико. В результате прочность соединения составляет 50-70% прочности основного металла.

При автоматической и полуавтоматической сварке плавящимся электродом швов, расположенных в различных пространственных положениях, используют электродную проволоку диаметром до 1,2 мм, а при сварке швов, расположенных в нижнем положении - проволоку диаметром 1,2-3,0 мм.

Структура и свойства металла швов и околошовной зоны на низкоуглеродистых и низколегированных сталях зависят от использованной электродной проволоки, состава и свойств основного металла и режима сварки (термического цикла сварки, доли участия основного металла в формировании шва и формы шва). Влияние этих условий и технологические рекомендации примерно такие же, как и при ручной дуговой сварке и сварке под флюсом.

На свойства металла шва влияет качество углекислого газа. При повышенном содержании азота и водорода, а также влаги в газе в швах могут образовываться поры. При сварке в углекислом газе влияние ржавчины незначительно. Увеличение напряжения дуги, повышая, угар легирующих элементов, ухудшает механические свойства шва.

Сварка порошковой проволокой и проволокой сплошного сечения без дополнительной защиты

Одним из преимуществ сварки открытой дугой порошковой проволокой по сравнению со сваркой в углекислом газе является отсутствие необходимости в газовой аппаратуре и возможность сварки на сквозняках, при которых наблюдается сдувание защитной струи углекислого газа. При правильно выбранном режиме сварки обеспечивается устойчивое горение дуги и хорошее формирование шва. В качестве источников тока можно использовать выпрямители и преобразователи с крутопадающими внешними вольтамперными характеристиками. Недостатком этого способа сварки является возможность сварки только в нижнем и вертикальном положениях из-за повышенного диаметра выпускаемых промышленностью проволок и повышенной чувствительности процесса сварки к образованию в швах пор при изменениях вылета электрода и напряжения дуги. Особенностью порошковых проволок является также и малая глубина проплавления основного металла.

При использовании проволоки ПП-1ДСК для соединений с повышенным зазором между кромками в швах могут образовываться поры. Проволока ЭПС-15/2 для получения швов без пор требует соблюдения режимов в узком диапазоне. Большие рабочие токи ограничивают применение этой проволоки для сварки металла малых толщин. Проволоки ПП-АН7 и ПП-2ДСК имеют хорошие сварочно-технологические свойства в широком диапазоне режимов. Для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей рекомендуется использовать проволоки ПП-2ДСК, и ПП-АН4, обеспечивающие получение шва с хорошими показателями хладноломкости.

металлургический сталь сварка низколегированный низкоуглеродистый

2.Высоколегированные стали

 

2.1 Классификация и их характеристика

 

К высоколегированным сталям относят сплавы, содержащие более 45% железа, суммарное количество легирующих элементов в которых составляет не менее 10% при содержании одного из элементов не менее 8%.

В зависимости от основных свойств и назначения высоколегированные стали подразделяют на следующие группы: коррозионно-стойкие, обладающие стойкостью против электрохимической коррозии (влажной атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой, морской и др.), в том числе против межкристаллитной коррозии под напряжением, питтинговой (точечной) коррозии и др.; жаростойкие (окалиностойкие), обладающие стойкостью против химического разрушения (коррозии) их поверхности в газовых средах (в том числе в сухой воздушной атмосфере) при температурах выше 550 С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии; жаропрочные, работающие в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного гарантированного времени и обладающие при этом достаточной окалиностойкостью.

Все эти стали, как правило, коррозионностойки в атмосферных условиях, поэтому их часто называют общим названием - нержавеющие.

Самостоятельную группу, хотя и не предусмотренную стандартом, составляют хладостойкие высоколегированные стали и сплавы, сохраняющие на протяжении ограниченно или неограниченно длительного времени под напряжением достаточную пластичность и вязкость при температурах ниже 100 С* (* по ГОСТ 9867-61 единица измерения температуры 1К)

вплоть до - 269 С.

B зависимости от структуры, определяемой химическим составом, получаемой при охлаждении на воздухе после высокотемпературного нагрева, высоколегированные стали подразделяют на следующие классы: мартенситный - стали с основной структурой мартенсита;

мартенситно-ферритный - стали, содержащие в структуре, кроме мартенсита, не менее 5% феррита; ферритный - стали, имеющие структуру феррита, не претерпевающие α (δ) γ-превращений;

аустенитно-мартенситный - стали, имеющие смешанную структуру аустенита и мартенсита, количество которых можно изменять в широких пределах; аустенитно-ферритный (или ферритно-аустенитный) - стали, имеющие смешанную структуру аустенита и феррита, количество последнего в которых составляет более 10%; аустенитный - стали, имеющие преимущественно однофазную аустенитную структуру.

Группу собственно нержавеющих в атмосферных условиях составляют стали, содержащие свыше 10% хрома. К коррозионностойким в различных агрессивных средах относятся стали, содержащие 15% и более хрома.

Жаростойкими до температуры 900 С являются нержавеющие стали марок 12X17, 08Х17Т, 15Х18СЮ; до температуры 1100 С - 15Х25Т, 15X28, 20Х25Н20С2 и другие; до температуры 1300С - 15Х25Ю5 и др.

Жаропрочными при температурах до 565-610 С являются стали с содержанием 11-12,5% хрома, легированные молибденом, вольфрамом, ванадием; при температурах до 650 С -хромоникелевые стали типа 18-9 и 18-10, стабилизированные титаном; до 800 С - хромоникельмолибденовые аустенитные стали, сталь 15Х14Н14В2М и др.

Весьма перспективными коррозионностойкими и хладостойкими являются стали с низким содержанием углерода и дополнительно легированные азотом. Последний целесообразно использовать как для частичной замены никеля, так и для повышения прочностных характеристик стали. Перспективность сталей с низким содержанием углерода и наличием азота основана на лучшей свариваемости и более высокой коррозионной стойкости.

По составу различают стали хромистые, хромоникелевые, хромомарганцевые, хромоникельмарганцевые и стали, дополнительно легированные азотом, а также с добавками специальн