ОБЩИЕ ВОПРОСЫ(ОЭ). 2, 3 уровень (дополнение к 1 уровню).
Сталь выплавляют в мартеновских и электрических печах. Минимальное содержание газов обеспечивает выплавка в вакууме, минимальное содержание неметаллических включений дает электрошлаковый переплав.
К сталям перлитного класса относятся: 10Х2М, 10ГН2МФА, кремнемарганцовистым –15ГС, 09Г2С, высокохромистым – 08Х13, 06Х12Н3Д, аустенитным – 10Х17Н13М2Т, железоникелиевым – 03Х21Н32М3Б и др.
Структура металла - строение металла, наблюдаемое на поверхности специально подготовленных образцов при большом увеличении. При литье химическая неоднородность по смещению наблюдается в верхней части слитка (химическая неоднородность меньше всего наблюдается при непрерывной разливке).
Ликвация - скопление примесей в определенной зоне слитка.
Текстура металла – направление волокон металла в зависимости от способа изготовления.
Жаростойкость – способность металла сопротивляться окислению при высоких температурах.
Ползучесть материала – способность материала непрерывно ползти под действием нагрузки.
Свариваемость металлов и сплавов – это технологическое свойство металлов или их сочетаний образовывать в процессе сварки соединения, отвечающие конструктивным и эксплуатационным требованиям к ним. Понятие тепловой свариваемости металлов определяется как влияние на свариваемость металла термодеформационного цикла сварки. Свариваемость сталей оценивают по следующим наиболее характерным показателям: стойкость против образования трещин, прочность, пластичность, вязкость, жаростойкость, стойкость против коророзии Способы оценки свариваемости - технологические и машинные. Методики оценки свариваемости по ГОСТу - оценка склонности материалов к образованию горячих и холодных трещин при сварке.
|
|
Свариваемость углеродистых сталей оценивается по эквивалентному содержанию углерода: сталей аустенитного класса - по эквивалентному содержанию никеля и хрома.
Наиболее эффективный способ повышения пластических свойств сварных соединений кипящих низкоуглеродистых сталей - высокий отпуск сварных соединений в интервале 600-650 град.С
Основное отличие при сварке высокоуглеродистой стали от низко- и среднеуглеродистых сталей - обязательный предварительный и сопутствующий подогрев до 350-400 град.С.
Удовлетворительную свариваемость ферритных хромистых сталей без подогрева обеспечивает предельное суммарное содержание углерода и азота в металле 0,03 вес. %.
Благоприятное влияние подогрева при сварке теплоустойчивых сталей оказывает на предотвращение образования мартенсита, снижение напряжений 1 рода и увеличение пластичности металла.
Технология сварки высокохромистых мартенситных и мартенситно-ферритных сталей отличается от технологии сварки высокохромистых ферритных сталей в больших сечениях обязательной термообработкой с варных соединений после сварки. Главной особенностью сварки аустенитных сталей является склонность к образованию горячих трещин (межкриссталлитная коррозия при сварке аустенитных сталей возникает из – за низких скоростей охлаждения при температуре 900 –1000град.С). При сварке таких сталей не следует выполнять поперечные колебания электродом.
Склонность к образованию горячих трещин определяет также величина температурного интервала хрупкости, пластичность металла и темп деформаций в этом интервале при кристаллизации
|
|
Образование холодных трещин в сварных соединениях высокохромистых ферритных сталей вызывает выделение карбонитридных фаз по границам зерен при охлаждении сварных соединений.
Образование холодных поперечных трещин в сварных соединениях легированных сталей при многослойной сварке вызывает насыщение водородом и (или) сегрегация примесей на границах аустенитных зерен при повторном нагреве до 400-700 град.С. Образование холодных трещин в сварных соединениях перлитных и мартенситных сталей – вызывает мартенситное превращение аустенита в сварном шве и околошовной зоне. Методы определения сопротивления металла образованию холодных трещин при сварке: расчетные, качественные и количественные, а также путем испытаний св. образцов на замедленное разрушение.
Для получения качественного сварного соединения при сварке термоупрочняемых сталей используют «ниточные» длинные валики с минимальным тепловложением, нетермоупрочняемых сталей - методы сварки «каскадом», «горкой» и сварка на форсированных режимах.
Для повышения коррозионной стойкости св.соединений перлитных теплоустойчивых сталей увеличивают содержания в металле ванадия и применяют отпуск сварных соединений после сварки. Для повышения пластических свойств сварных соединений кипящих низкоуглеродистых сталей применяют высокий отпуск св. соединений - 600-650 град.С.
При сварке высокоуглеродистой стали в отличие от низко- и среднеуглеродистых сталей необходим обязательный предварительный и сопутствующий подогрев до (350-400) град.С. Для сварных соединений из теплоустойчивых сталей применяют отпуск или нормализацию с отпуском.
|
|
В стали при ее нагреве до плавления и охлаждении по термическому циклу сварки образуются следующие модификации железа: гамма, дельта, альфа-железо.
В железоуглеродистой стали полностью заканчивается аустенитно – ферритное превращение при температуре 727град. С. В железоуглеродистой стали при увеличении скорости нагрева т емпература фазовых превращений повышается.
Возникновение закалочных структур рядом со сварным швом обуславливается содержанием углерода в основном металле более 0,22 %.
Охрупчивание стали вызывают мартенсит и троостит Склонность сварного соединения к хрупкому разрушению наиболее четко можно определить при изгибе.
Металл шва, выполненного сваркой плавлением, имеет столбчатое строение, так как состоит из вытянутых кристаллитов, растущих при кристаллизации в направлении, обратном теплоотводу.
Склонность сварного соединения к хрупкому разрушению наиболее четко можно определить при изгибе.Наиболее высокое сопротивление усталостному разрушению обеспечивает стыковой шов.
Оценка на стойкость против механического старения производится путем механических испытаний образцов из различных зон сварных соединений на ударную вязкость предварительно деформированных образцов.
Прочность лобового шва рассчитывают на срез. Усталостную прочность св. соединения можно уменьшить обработкой мест перехода от шва к основному металлу.
При малоцикловом нагружении прочность сварного соединения оценивают по величине упругопластических деформаций, при многоцикловом – по величине напряжений. Испытанию на малоцикловое разрушение подвергается отдельно участок шва и околошовной зоны на различных образцах. Углерод в средне- высокоуглеродистых и легированных сталях в наибольшей степени снижает температуру мартенситного превращения при сварке.
Пластические свойства в металле сварного шва снижают олово и свинец.