Технологическая свариваемость металлов и их сплавов зависит от многих факторов - химической активности металлов, степени легирования, структуры и содержания примесей. Чем химически более активен металл, тем больше его склонность к взаимодействию с окружающей средой, в первую очередь к окислению, тем выше в этом случае должны быть качество защиты и возможность металлургической обработки при сварке. К наиболее активным металлам относятся титан, цирконий, ниобий, тантал, молибден. При их сварке необходимо защищать от взаимодействия с воздухом не только расплавленный металл, но и прилегающий к сварочной ванне основной металл и остывающий шов с наружной и обратной сторон. Наилучшее качество защиты обеспечивают высокий вакуум и инертный газ высокой частоты. Высокой химической активностью при сварке отличаются и другие цветные металлы: алюминий, магний, медь, никель и сплавы на их основе. Качество их защиты обеспечивается инертными газами, а также специальными электродными покрытиями и флюсами.
|
|
При сварке сталей и сплавов на основе железа от взаимодействия с воздухом расплавленный металл защищают покрытиями, флюсами и защитными газами.
Наибольшее влияние на свариваемость сталей оказывает углерод. С увеличением содержания углерода, а также ряда других легирующих элементов свариваемость сталей ухудшается. Для сварных конструкций в основном применяют конструкционные низкоуглеродистые, низколегированные, а также легированные стали. Главными трудностями при сварке этих сталей являются склонность к горячим трещинам, чувствительность к закаливаемости и образованию холодных трещин, обеспечение равнопрочности сварных соединений. Чем выше содержание углерода в стали, тем больше опасность трещинообразования, труднее обеспечить равномерность свойств в сварном соединении. Ориентировочным количественным показателем свариваемости стали известного химического состава является эквивалентное содержание углерода, которое определяется по формуле
где содержание углерода и легирующих элементов берется в процентах. В зависимости от эквивалентного содержания углерода и связанной с этим склонности к закалке и образованию трещин стали по свариваемости делят на четыре группы: хорошо, удовлетворительно, ограниченно и плохо сваривающиеся стали (табл. 1).
1. Классификация сталей по свариваемости
Группа свариваемости | Сталь | ||
Углеродистая | Конструкционная легированная | ||
Хорошая | Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, 0,8; сталь 10,20, 12кп, 16кп, 20кп | 15Г, 20Г, 15ХМ, 10 ХСНД 10ХГСНД, 15ХГСНД | |
Удовлетворительная | Ст5; сталь 30, 35 | 12ХН2, 14Х2МР, 20ХН, 20ХГСА, 25ХГСА, 30ХМ | |
Ограниченная | Ст6, сталь 40, 45, 50 | 35Г, 40Г, 45Х, 30ХГСА, 40ХМФА, 30ХГСМ | |
Плохая | Сталь 65, 70, 80, У7, У8, У9, У10 | 50Г, 8X3, 45ХНЗМФА 8X3, 5ХНТ |
|
|
Стали первой группы имеют Сэ< 0,25%, хорошо свариваются без образования закалочных структур и трещин в широком диапазоне режимов, толщин и конструктивных форм. Удовлетворительно сваривающиеся стали (Сэ = 0,25 - 0,35%) мало склонны к образованию холодных трещин при правильном выборе режимов сварки, в ряде случаев требуется подогрев. Ограниченно сваривающиеся стали (Сэ = 0,36 - 0,45%) склонны к трещинообразованию, возможность регулирования сопротивляемости образованию трещин изменением режимов сварки ограничена, требуется подогрев. Плохо сваривающиеся стали (Сэ > 0,45%) весьма склонны к закалке и трещинам, требуют при сварке подогрева, специальных технологических приемов сварки и термообработки.