Свариваемость металлов

Свариваемость — технологическое свойство материалов или их сочетаний, характеризующее их способность образовывать в процессе сварки соединения, которые отвечают конструктив­ным и эксплуатационным требованиям к ним. Как правило, конструктивные и эксплуатационные требования, предъявляе­мые к сварным соединениям, определяются свойствами исполь­зуемых материалов, поэтому часто под свариваемостью понимают способность материалов образовывать в процессе сварки соеди­нения, не уступающие по своим свойствам свариваемым мате­риалам.

В общем случае свариваемость есть комплексное свойство, и оно определяется:

□ простотой технологии сварки;

□ количеством способов сварки, которые могут оыть исполь­зованы для соединения материала;

а областью режимов сварки, обеспечивающих получение ка­чественного сварного соединения;

□ номенклатурой изделий, для которых могут быть исполь­зованы сварные соединения из данного материала.

Свариваемость зависит от состава и свойств материала.

Чем хуже свариваемость, тем сложнее технология сварки. При ее разработке необходимо учитывать как свойства исходно­го материала, так и те изменения, которые могут наблюдаться при сварке в материале сварного соединения.

Основные критерии свариваемости:

□ окисляемость металла при сварке;

□ сопротивляемость образованию горячих трещин;

18.4.

□ сопротивляемость образованию холодных трещин;

□ чувствительность металла к тепловому воздействию сварки, характеризуемая его склонностью к росту зерна, структурными и фазовыми изменениями В шве и зоне термического влияния;

Q чувствительность к образованию пор.

Рассмотрим свариваемость различных металлов и сплавов, начиная с наиболее важного — стали.

Свариваемость сталей

По степени свариваемости стали подразделяют на четыре группы: хорошо сваривающиеся, удовлетворительно свариваю­щиеся, сваривающиеся ограниченно и плохо сваривающиеся (табл. 18.1, 18.2). При этом критерием оценки свариваемости стали принято считать ее склонность к образованию трещин и уровень механических свойств сварного соединения по сравне­нию с теми же свойствами основного металла.

Таблица 18.1 Группы технологической свариваемости сталей Группа Оценка свариваемости Характеристика свариваемости I Хорошая Сварные соединения высокого качества получают без применения особых приемов II Удовлетвори­тельная Для получения высококачественных сварных со­единений необходимы строгое соблюдение режимов сварки, специальные присадочные материалы, нор­мальные температурные условия, в некоторых слу­чаях — подогрев, проковка швов, термообработка Ш Ограниченная Для получения высококачественного сварного со­единения необходимы дополнительные операции: подогрев, предварительная или последующая тер­мообработка, проковка швов и др. IV Плохая Швы склонны к образованию трещин и при сварке необходим подогрев. Последующая термообработ­ка обязательна. Качество сварных соединений по­ниженное. Стали этой, группы обычно не приме­няют для изготовления сварных конструкций

 

Таблица 18.2 Классификация сталей по свариваемости Группа свариваемости Сталь углеродистая конструкционная легированная Хорошая Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, 08; стальЮ, 15, 20, 25, 12кп 15кп, 16кп, 18кп, 20кп 15Г, 20Г, 15Х, 15ХА, 20Х, 15ХМ, 14ХГС, 10ХСНД, 10ХГСНД Удовлетвори­тельная Стб; сталь 30, 35 12ХН2,12ХНЗА, 14Х2МР, 10Г2МР, 20ХНЗА, 20ХН, 20ХГСА, 25ХГСА, 30Х, 20ХМ Ограниченная Стб; сталь 40, 45, 50 35Г, 40Г, 45Г, 40Г2, 35Х, 40Х, 45Х, 40ХН, 40ХМФА, ЗОХГС, 30ХГСА, 30ХГСМ, 35ХМ, 20Х2Н4А, 4ХС, 12Х2Н4МА Плохая Сталь 65, 70, 75, 80, 85, У7, У8,У9, У10, У11, У12 50Г, 50Г2, 50Х, 50ХН, 45ХНЗМФА, 6ХС, 7X3, 9ХС, 8X3, 5ХТН, 5ХНВ

 

В группу хорошо сваривающихся сталей входят такие стали, при сварке которых хорошее качество сварных соединений дости­гается применением режимов сварки в широких пределах, при любых температурах окружающего воздуха, без предваритель­ного подогрева, без подогрева в процессе сварки и без последую­щей после сварки термической обработки, если она не предна­значена для снятия напряжения. Они хорошо свариваются без применения особых приемов. К ним относятся стали СтЗ, 08, 10ХСНД, 09^2, Х18Н10Т и др.

Стали, которые входят в группу удовлетворительно свари­вающихся, можно сваривать только при температуре воздуха не ниже +5 °С. Требуемое качество сварных соединений дости­гается применением специальных электродов, флюсов и режи­мов сварки в узких пределах. Стали этой группы подвергают термической обработке до сварки по режимам, которые зави­сят от марки стали и назвачения свариваемого изделия. При сварке элементов большой толщины из удовлетворительно сва­ривающихся сталей рекомендуется предварительный подогрев. Стали второй группы (30, 35, Стб, 15ХСНД и др.) свариваются удовлетворительно. Однако для получения высококачественных сварных соединений необходимы строгое соблюдение режимов сварки, специальные температурные условия, в некоторых случа­ях — подогрев, термообработка.

Ограниченно сваривающиеся стали обладают склонностью к образованию трещин. При сварке этих сталей режимы сварки следует выдерживать узких пределах; механические свойства улучшают путем применения соответствующих электродов, при­садочных материалов, флюсов; используют предварительный и сопутствующий подогрев (для плохо сваривающихся сталей) и последующую термическую обработку. Сварка допускается только при положительных температурах окружающего возду­ха. К сталям третьей группы относятся 40, 50, 35Х, ЗОХМА, Х25НВ и др.

Плохо сваривающиеся стали склонны к образованию трещин в шве и зоне термического влияния. При их сварке необходим подогрев, обязательна последующая термообработка. Обычно стали четвертой группы (50Х, Г13, 35ХГ2 и др.) для изготовле­ния сварных строительных конструкций не применяют.