Сталь 3 варится или нет

Обновлено: 01.06.2024

Для второстепенных элементов конструкций и неответственных деталей: настилы, арматура, шайбы, перила, кожухи, обшивки и д.р.

Сваривается без ограничений.

Ст2пс
Ст2кп
Ст2сп

Неответственные детали, требующие повышенной пластичности, мало нагруженные элементы сварных конструкций, работающие при постоянных нагрузках и положительных температурах.

Сваривается без ограничений. Для толщины более 36 мм. рекомендуется подогрев и последующая термообработка

Для второстепенных и малонагруженных элементов сварных элементов и не сварных конструкций, работающих в интервале температур от- 10 до 400 градусов по Цельсию.

Сваривается без ограничений. Для толщины более 36 мм. рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Несущие и ненесущие элементы сварных и не сварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах. Фасонный и листовой прокат (5-ой категории) толщиной до 10мм для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале от - 40 до +425 градусов по Цельсию дляСт3пс и толщиной до25мм. Для Ст3сп, Ст3пс при толщине проката от 10 до 25мм. - для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от-40 до + 425 градусов, при условии поставки с гарантируемой свариваемостью, Ст3сп при толщине проката свыше 25мм - для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температурах от -40 до + 425 градусов по Цельсию, при условии поставки с гарантируемой свариваемостью.

Фасонный и листовой прокат толщиной от 10 до 36мм. для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале от -40 до + 425 градусов по Цельсию, и для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -40 до +425 градусов при гарантируемой свариваемости.

Сваривается без ограничений. Для толщины более 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Сварные, клепаные и болтовые конструкции повышенной прочности в виде сортового, фасонного и листового проката, а также для малонагруженных деталей.

Сварные, клепаные и болтовые конструкции повышенной прочности в виде сортового, фасонного и листового проката, а также для малонагруженных деталей типа валов, осей, втулок и др.

Детали клепанных конструкций: болты, гайки, ручки, тяги, ходовые валики, втулки, клинья, цапфы, рычаги, упоры, штыри, пальцы, стержни, стержни, звездочки, трубчатые розетки, фланцы и другие детали, работающие в интервале о 0 до + 425 градусов по Цельсию, поковки сечением до 800мм.

Сваривается ограниченно. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Для деталей повышенной прочности: осей, валов, пальцев, поршней и т.д.

Для деталей повышенной прочности: осей, валов, пальцев и других деталей в термообработанном состоянии, а также для стержневой арматуры периодического профиля.

Сталь углеродистая качественная конструкционная ГОСТ 1050-88

Марка стали

Заменитель

Применение

Свариваемость

Детали к которым предъявляются требования высокой пластичности, шайбы патрубки, прокладки и другие неответственные детали, работающие в интервале температур от - 40 до + 450 градусов по Цельсию.

Сваривается без ограничений, кроме деталей после химико- термической обработки.

Для прокладок, шайб, вилок, труб, а также деталей подвергаемых химико-термической обработке - втулок, проушин, тяг.

Сваривается без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки.

Детали работающие при температуре до + 450 градусов, к которым предъявляются требования высокой пластичности, после химико-термической обработки (ХТО) - детали с высокой поверхностной твердостью при невысокой прочности сердцевины.

Детали работающие при температуре от - 40 до + 450 градусов, к которым предъявляются требования высокой пластичности, а также: втулки, шайбы, ушки, винты и другие детали после ХТО, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и износостойкости при невысокой прочности сердцевины.

Болты, винты, крюки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой пластичности и работающие при температуре от-40 до + 450 градусов; после ХТО - рычаги, кулачки, гайки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины.

Элементы трубных соединений, штуцера, вилки и другие детали котлотурбостроения, работающие при температуре от - 40 до + 450 градусов; после цементации и цианирования детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и невысокой твердости сердцевины(крепежные детали, рычаги, оси и т.п.)

Для сварных строительных конструкций в виде листов различной толщины и фасонных профилей.

После нормализации или без термообработки крюки кранов, муфты, вкладыши подшипников и другие детали, работающие при температурах от - 40 до+ 450 градусов под давлением; после ХТО - шестерни, червяки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и невысокой прочности сердцевины.

После нормализации или без термообработки патрубки, штуцера, вилки, болты корпуса аппаратов и другие детали из кипящих сталей, работающие при температурах от - 20 до + 450 градусов; после цементации и цианирования - оси, крепежные детали, пальцы, звездочки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и невысокой твердости сердцевины

Оси, валы, соединительные муфты, собачки, рычаги, вилки, шайбы, валики болты, фланцы, тройники, крепежные детали и другие неответственные детали; после ХТО - винты, втулки, собачки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины.

Тяги, серьги, траверсы, рычаги, валы, звездочки, шпиндели, цилиндры прессов, соединительные муфты и другие детали невысокой прочности.

Детали невысокой прочности, испытывающие небольшие напряжения: оси, цилиндры, коленчатые валы, втулки, шпиндели, звездочки, тяги, обода, валы, траверсы, бандажи, диски и другие детали.

После улучшения - коленчатые валы, шатуны, зубчатые венцы, маховики, зубчатые колеса, болты, оси и другие детали; после поверхностного упрочения с нагревом ТВЧ -длинные валы, ходовые валики, зубчатые колеса, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и повышенной износостойкости при малой деформации

Вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной обработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

Ст45
Ст50Г
50Г2
Ст55

После нормализации с отпуском и закалки с отпуском - зубчатые колеса прокатные валки, оси, бандажи, малонагруженные пружины и рессоры, лемехи, пальцы звеньев.

Трудно свариваемая. Необходим подогрев и последующая термообработка.

Гусеницы, муфты сцепления коробок передач, корпуса форсунок и другие детали, работающие а трение.

Не применяется для сварных конструкций

Цельнокатаные колеса вагонов, валки рабочие листовых станов для горячей прокатки металлов, амортизаторов, замочные шайбы, регулировочные прокладки и другие детали, шпиндели, бандажи, диски сцепления, пружинные кольца к которым предъявляются требования высокой прочности и износостойкости.

*ГОСТ 1055-88 содержит и другие марки стали

Сталь конструкционная легированная хромистая ГОСТ 4543-71

Втулки, пальцы, шестерни, валики, толкатели и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования высокой твердости поверхности при невысокой прочности сердцевины; детали, работающие в условиях износа трением.

Ст15Х
20ХН,
18ХГТ

Втулки, шестерни, обоймы, гильзы, диски, плунжеры, рычаги и другие цементуемые детали, к которым предъявляется требование высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины; детали работающие в условиях износа при трении.

Оси, валики, рычаги, болты, гайки и другие некрупные детали.

Оси, валы, шестерни, кольцевые рельсы и другие улучшаемые детали.

Червяки, зубчатые колеса, шестерни, валы, оси, ответственные болты и др. улучшаемые детали.

Ст45Х
Ст38ХА
Ст40ХС

Оси, валы, шестерни, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы, болты, полу- оси, втулки и другие детали повышенной прочности

Валы, шестерни, оси, болты, шатуны и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной твердости, износостойкости и работающие при незначительных ударных нагрузках.

Валы, шпиндели, установочные винты, крупные зубчатые колеса, редукторные валы, упорные кольца, валки горячей прокатки и другие улучшаемые детали, к которым предъявляются требования повышенной твердости, износостойкости и прочности, работающие при незначительных нагрузках.

Трудно свариваемая. Необходим подогрев и последующая термообработка

*ГОСТ 4534-71 содержит и другие марки стали.

сталь высоколегированная и сплавы КОРРОЗОННОСТОЙКИЕ ЖАРОСТОЙКИЕ И ЖАРОПРОЧНЫЕ (ГОСТ 5632-72)

Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие жаростойкие и жаропрочные (ГОСТ 5632-72) изготавливают марок: 40Х9С2, 40Х10С2М, 08X13, 12X13, 20X13, 30X13, 40X13, 10Х14АГ15, 12X17, 08X17Т, 95X18, 08Х18Т1, 15Х25Т, 15X28, 25Х13Н2, 20Х23Н13, 20Х23Н18, 10Х23Н18, 20Х25Н20С2, 15Х12ВНМФ, 20Х12ВНМФ, 37Х12Н8Г8МФБ, 13Х11Н2В2МФ, 45Х14Н14В2М, 40Х15Н7Г7Ф2МС, 08Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2Т, 31Х19Н9МВБТ, 10Х14Г14Н4Т, 14Х17Н2, 12Х18Н9, 17Х18Н9, 08Х18Н10, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 08Х18Г8Н2Т, 20Х20Н14С2, 08Х22Н6Т, 12Х25Н16Г7АР.

Сплавы по (ГОСТ 5632-72) изготавливают марок:

06ХН28МДТ, ХН35ВТ, ХН35ВТЮ, ХН70Ю, ХН70ВМЮТ, ХН77ТЮР, ХН78Т, ХН80ТБЮ. ГОСТ 5632-72 содержит и другие марки сталей и сплавов.

Марки, область применения и свариваемость сталей (ГОСТ 5632-72)

Выпускные клапана двигателей, крепежные детали

Клапана двигателей, крепежные детали

08X13
12X13
20X13
25X1 ЗН2

Стали: 12X13 12Х18Н9Т
Сталь: 20X13
Стали: 12X13 14X1 7Н2

Детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударным нагрузкам

Сталь: 40X13
Сталь: 30X13

Режущий инструмент, предметы домашнего обихода

Стали: 12Х18Н9, 08X1 8Н10, 12Х18Н9Т, 12Н18Н10Т

Для немагнитных деталей, работающих в слабоагрессивных средах

Сваривается без ограничений

Крепежные детали, работающие в кислых растворах

08X1 7Т 08X1 8Т1

Стали: 12X17, 08X1 8Т1 Стали: 12X17, 08X1 7Т

Для конструкций, подвергающихся ударным нагрузкам и работающих в кислых средах

Детали, к которым предъявляются требования высокой твердости и износостойкости

Для сварных конструкций, не подвергающихся воздействию ударных нагрузок

Стали: 15Х25Т, 20Х23Н18

Трубы и детали, работающие при высоких температурах

Стали: 10Х25Т 20Х23Н13

Детали, работающие при температуре до 1100°С

Листовые детали, работающие при температуре до 1 100 °С

Детали печей, работающие при температуре до 1100°С

Детали, работающие при температуре до 780 °С

Стали: 15Х12ВНМФ, 18Х11МНФБ

Сварные конструкции, крепежные детали

Стали: 20Х13Н4Г9, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т

Для изготовления сварного оборудования и криогенной техники до темп. -253 °С

Технология сварки высоколегированных (нержавеющих) и жаропрочных сталей и сплавов

Защитный газ необходимо предварительно просушить или добавить к нему 2-5% кислорода. Это обеспечит плотность шва.

Нужно поддерживать самую короткую дугу и добиваться получения шва с низким коэффициентом формы (отношением ширины шва к его толщине). Иначе в металле шва и околошовной зоны появятся горячие (кристаллизационные) трещины.

После сварки металл должен как можно быстрее остыть. Для этого используют медные, охлаждаемые водой, подкладки; промежуточное остывание слоев; охлаждение швов водой. Эго повысит коррозионную стойкость сварного соединения.

Подготовка к сварке

Кромки стыкуемых деталей из высоколегированных сталей лучше подготавливать механическим способом. Однако допускаются плазменная, электродуговая, газофлюсовая или воздушно-дуговая резка. При огневых способах резки обязательна механическая обработка кромок на глубину 2-3 мм

КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Подготовка кромок и вид собранного стыка

S, мм

b, мм

с, мм

α, град.

Снимать фаску для получения скоса кромки можно только механическим способом. Перед сборкой свариваемые кромки защищают от окалины и загрязнений на ширину не менее 20 мм снаружи и изнутри, после чего обезжиривают.

Сборку стыков выполняют либо в инвентарных приспособлениях, либо с помощью прихваток. При этом необходимо учесть возможную усадку металла шва в процессе сварки. Ставить прихватки в местах пересечения швов нельзя. К качеству прихваток предъявляются те же требования, что и к основному сварному шву. Прихватки с недопустимыми дефектами (горячие трещины, поры и т.д.) следует удалить механическим способом.

Выбор параметров режима. Основные рекомендации те же, что при сварке углеродистых и низколегированных сталей. Главная особенность сварки высоколегированных сталей - минимизация погонной энергии, вводимой в основной металл. Это достигается соблюдением следующих условий:

короткая сварочная дуга;
отсутствие поперечных колебаний горелки;
максимально допустимая скорость сварки без перерывов и повторного нагрева одного и того же участка;
минимально возможные токовые режимы.

Техника сварки. Основное правило: поддерживать короткую дугу, поскольку при этом расплавленный металл лучше защищен газом от воздуха. При сварке в аргоне W-электродом подавать присадочную проволоку в зону горения дуги следует равномерно, чтобы не допускать брызг расплавленного металла, которые, попадая на основной металл, могут вызвать очаги коррозии.

В начале сварки горелкой подогревают кромки и присадочную проволоку. После образования сварочной ванны выполняют сварку, равномерно перемещая горелку по стыку. Необходимо следить за глубиной проплавления, отсутствием непровара. По форме расплавленного металла сварочной ванны определяют качество проплавления: хорошее (ванна вытянута по направлению сварки) или недостаточное (ванна круглая или овальная)

Короткая дуга, сварка углом вперед, «ниточные» швы - все это обеспечивает получение швов с повышенной сопротивляемостью образованию горячих трещин. Значение сварочного тока уточняют при сварке пробных стыков

Свариваемость сталей

Выделяют довольно большое количество параметров, которые определяют основные свойства металла. Среди них выделяют показатель свариваемости. На сегодняшний день сварка стали проводится крайне часто. Подобный способ соединения металлов и других материалов характеризуется высокой эффективностью, так сварной шов может выдерживать большую нагрузку. При плохом показателе провести подобную работу сложно, в некоторых случаях даже невозможно. Все металлы разделяются на несколько групп, о чем далее поговорим подробнее.

Основные критерии, устанавливающие свариваемость

Оценивая свариваемость сталей, всегда уделяют внимание химическому составу металла. Некоторые химические элементы могут повысить этот показатель или снизить его. Углерод считается самым важным элементов, который определяет прочность и пластичность, степень закаливаемости и плавкость. Проведенные исследования указывают на то, что при концентрации этого элемента до 0,25% степень обрабатываемости не снижается. Увеличение количества углерода в составе приводит к образованию закалочных структур и появлению трещин.

К другим особенностям, которые касаются рассматриваемого вопроса, можно отнести нижеприведенные моменты:

Практически во всех металлах содержатся вредные примеси, которые могут снижать или повышать обрабатываемость сваркой.
Фосфор считается вредным веществом, при повышении концентрации появляется хладноломкость.
Сера становится причиной появления горячих трещин и появлению красноломкости.
Кремний присутствует практически во всех сталях, при концентрации 0,3% степень обрабатываемости не снижается. Однако, если увеличить его до 1% могут появится тугоплавкие оксиды, которые и снижают рассматриваемый показатель.
Процесс сварки не затрудняется в случае, если количество марганца не более 1%. Уже при 1,5% есть вероятность появления закалочной структуры и серьезных деформационных трещин в структуре.
Основным легирующим элементом считается хром. Он добавляется в состав для повышения коррозионной стойкости. При концентрации около 3,5% показатель свариваемости остается практически неизменным, но в легированных составах составляет 12%. При нагреве хром приводит к появлению карбида, который существенно снижает коррозионную стойкость и затрудняет процесс соединения материалов.
Никель также является основным легирующим элементом, концентрация которого достигает 35%. Это вещество способно повысить пластичность и прочность. Никель становится причиной улучшения основных свойств материала.
Молибден включается в состав в небольшом количестве. Он способствует повышению прочности за счет уменьшения зернистости структуры. Однако, на момент воздействия высокой температуры вещество начинает выгорать, за счет чего появляются трещины и другие дефекты.
В состав часто в качестве легирующего элемента добавляется медь. Ее концентрация составляет около 1%, за счет чего немного повышается коррозионная стойкость. Важной особенностью назовем то, что медь не ухудшает обработку сваркой.

В зависимости от особенностей структуры и химического состава материала все сплавы делятся на несколько групп. Только при учете подобной классификации можно выбрать наиболее подходящий сплав.

Классификация сталей по свариваемости

Хорошей обрабатываемостью обладают сплавы, в которых при нагреве не образуются трещины. По данной характеристике выделяют четыре основных группы:

Хорошая обрабатываемость сваркой определяет то, что сталь после термической обработки остается прочным и надежным. При этом создаваемый шов может выдерживать существенное механическое воздействие.
Удовлетворительная степень позволяет проводить обработку без предварительного подогрева. За счет этого существенно ускоряется процесс, а также снижаются затраты.
Ограниченно свариваемые стали сложны в обработке, сварку можно провести только при применении специального оборудования. Именно поэтому повышается себестоимость самого процесса.
Плохая податливость сварке не позволяет проводить рассматриваемую обработку, так как после получения шва могут появится трещины. Именно поэтому подобные материалы не могут использоваться для получения ответственных элементов.

Классификация сталей по свариваемости

Каждая группа характеризуется своими определенными особенностями, которые нужно учитывать. Сталь 20 относится к первой группе, в то время как распространенная сталь 45 обладает низкой податливостью к сварке.

Группы свариваемости

Все группы свариваемости сталей характеризуются своими определенными особенностями. Среди них можно отметить следующие моменты:

Первая группа, которая характеризуется хорошей свариваемостью, может применяться при сварке без предварительного подогрева и последующей термической обработки шва. Отпуск выполняется для снижения напряжения в металле. Как правило, подобное свойство связано с низкой концентрацией углерода.
Вторая характеризуется тем, что склонна к образованию трещин и дефектов на швах. Именно поэтому рекомендуется проводить предварительный подогрев материала, а также последующую термическую обработку для снижения напряжений.
При ограниченном показателе сталь склонна к образованию трещин. Для того чтобы исключить вероятность появления трещин следует материал предварительно разогреть, после сварки в обязательном порядке проводится термообработка.
Последняя группа характеризуется тем, что в большинстве случаев на швах образуются трещины. При этом предварительный разогрев структуры не во многом решает проблему. После сварки обязательно проводится многоступенчатое улучшение.

Каждый сплав и металл относится к определенной группе. Кроме этого, степень свариваемости меняется после улучшения материала, к примеру, путем азотирования или закалки.

Как влияют на свариваемость легирующие примеси

Как ранее было отмечено, включение в состав большого количества легирующих элементов приводит к изменению основных характеристик. При этом отметим следующие моменты:

При низком показателе концентрации сталь лучше поддается сварке.
Некоторые химические вещества могут повысить рассматриваемый показатель, другие ухудшить.

Именно поэтому при выборе легированного сплава уделяется внимание не только типу легирующих элементов, но и их концентрации. Принятые стандарты ГОСТ определяют то, что при маркировке могут указывать основные химические вещества и их количество в составе.

Влияние содержания углерода на свариваемость стали

Во многом именно углерод определяет основные эксплуатационные характеристики сплава. Слишком высокая концентрация подобного химического вещества приводит к повышению твердости и прочности, но также и хрупкости. Кроме этого, в несколько раз снижается степень свариваемости. К другим особенностям отнесем следующие моменты:

Если в составе углерода не более 0,25%, то рассматриваемый показатель остается на достаточно высоком уровне.
Слишком большое количество углерода в составе приводит к тому, что металл после термического воздействия начинает менять свою структуру, за счет чего появляются трещины.

Стоит учитывать, что проводимая химикотермическая процедура может привести к снижению податливости к рассматриваемому способу соединения. Именно поэтому улучшение сплава проводится после создания конструкции путем обработки шва.

Свариваемость низкоуглеродистых сталей

Низкоуглеродистые сплавы хорошо подаются свариванию. При этом можно отметить следующие моменты:

В подобных сплава концентрация углерода менее 0,25%. Этот показатель свойственен сплавам, которые имеют повышенную гибкость и относительно невысокую твердость поверхностного слоя. Кроме этого, снижается значение хрупкости. Поэтому низкоуглеродистые стали часто используют при создании листовых заготовок. При добавлении небольшого количество легирующих элементов может быть повышена коррозионная стойкость.
Для повышения основных характеристик в состав могут добавлять различные легированные элементы, но в небольшом количестве. Примером можно назвать марганец и никель, а также титан.

Как правило, подобные металлы не нужно перед обработкой подвергать подогреву, а после проведения процедура закалка или отпуск выполняется только для при необходимости.

Свариваемость закаленной стали

Распространенной термической обработкой можно назвать закалку. Она предусматривает воздействие высокой температуры, которая может изменить структуру материала. После охлаждения происходит перестроение структуры, за счет чего происходит упрочнение структуры и повышение твердости поверхностного слоя. К другим особенностям отнесем следующие моменты:

Закалка предусматривает увеличение концентрации углерода в поверхностном слое. Именно поэтому степень свариваемости существенно снижается.
Подогрев заготовки проводится для того, чтобы упростить проводимую работу. Для этого может использоваться газовая грелка или иной источник тепла.

Закаленная сталь сложна в обработке. Кроме этого, если ранее не проводился отпуск в структуре может быть переизбыток напряжения, что и приводит к появлению трещин.

Повторная обработка швов может не привести к повышению их прочности.

В заключение отметим, что хорошей податливость сварке обладают металлы из различных групп. Примером можно назвать некоторые нержавейки, которые даже после воздействия тепла обладают коррозионной устойчивостью. Именно поэтому для сварочных работ рекомендуется выбирать материал, который характеризуется хорошей обрабатываемостью.

Свариваемость сталей: показатели и определение

Свариваемость сталей – это ключевой параметр для оценки пригодности детали к подобной обработке. Различные добавки в металл определяют его устойчивость к высоким температурам, а значит, без оценки свариваемости невозможно будет прогнозировать прочность и долговечность соединения.

С учетом сказанного выделяют несколько групп сталей по их свариваемости. В нашей статье мы расскажем об этой классификации, разберем нюансы работы с различными сталями и поговорим, как можно высчитать этот показатель.

Понятие свариваемости сталей

Под свариваемостью стали подразумевается ее свойство образовывать прочное соединение при проведении сварочных работ. Экспертиза качества полученного результата и готовности изделия к эксплуатации выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 2601.

Каждый материал имеет собственные характеристики свариваемости.

Оценив изменение свойств сварного соединения по отношению к основному металлу, можно выяснить степень свариваемости. Наличие множественных вариантов способа сварки и режимов, которые могут быть применены в ходе сварочных работ, говорит о высокой степени свариваемости. Одним из самых податливых с этой точки зрения материалов является малоуглеродистая сталь.

Реакцию металла на тот или иной способ сварки и его способность обеспечить качество сварного соединения, соответствующее необходимым эксплуатационным характеристикам, называется технологической свариваемостью.

Физическая свариваемость – это способность металла или сплава образовывать на границе основного и наплавленного материала прочное монолитное соединение. Данным качеством обладают все однородные металлы. Большая часть разнородных металлов неспособна обеспечить необходимые физико-механические процессы в зоне сплавления, а значит, таким качеством, как физическая свариваемость, не обладает.

К числу свойств металлов, на которые ориентируются при определении критериев свариваемости, относят:

характер реакции на тепловое воздействие, оказываемое на металл в процессе сварки;
его предрасположенность к росту зерна с сохранением прочности и пластичности;
изменение структуры металла в зоне воздействия высоких температур;
степень химической активности свариваемого материала и характер процесса окисляемости;
сопротивляемость к образованию пор и трещин в холодном состоянии и в момент разогрева.

В составе такого материала, как сталь, может содержаться различное количество кремния, марганца и других химических элементов. От того, в каких пропорциях они распределены, зависит так называемая раскисляемость материала. На основе данного показателя выделяют три вида сталей: кипящая – «кп», полуспокойная – «пс» и спокойная – «сп».

Классификация свариваемости сталей

Классификация сталей по свариваемости формируется с учетом такого показателя, как устойчивость к образованию трещин. В ней выделяют четыре основных варианта:

Хорошая свариваемость – показатель стали, в процессе обработки которой сохраняется ее прочность, а надежный шов способен выдержать серьезное механическое воздействие. Процесс сварки может идти без предварительного подогрева.
Удовлетворительная свариваемость также характеризуется отсутствием трещин, но в некоторых случаях для достижения нужного результата необходим предварительный подогрев и последующая термообработка.
Ограниченно свариваемые стали могут быть соединены без трещин только при условии тщательной предварительной подготовки и последующей термической обработки. Качественный шов удастся получить только в процессе использования специального оборудования.
Плохо свариваемые стали практически не могут быть соединены швами без трещин. Подогрев требуется не только в начале работы, но и на всем ее протяжении. Но даже максимум усилий не может обеспечить прочности швов и монолитности конструкций, поэтому для создания ответственных конструкций такие виды стали не используются.

Исходя из особенностей присущих каждой группе и характеристик свариваемости стали, любой материал находит свое место в классификации. Так, сталь 20 относится к первой группе, а сталь 45 – к четвертой.

Разница между ними обусловлена следующими обстоятельствами:

Первая группа представлена металлами с минимальной концентрацией углерода. Именно это обеспечивает возможность работы с материалом без предварительного подогрева и заключительной термической обработки и позволяет снять напряжение металла.
Вторая группа также характеризуется отсутствием трещин, но, для того чтобы гарантировать результат, подогрев и термическая обработка материала уже необходимы. В противном случае повышенное напряжение стали может привести к образованию дефектов.
Третья группа предрасположена к образованию трещин, и процесс качественной сварки может быть обеспечен только при условии соблюдения всех особенностей работы с такими материалами.
Четвертая группа – это группа в которую входят стали, предрасположенные к образованию трещин. Проблема не решается ни в ходе предварительного разогрева, ни в результате последующей обработки. Добиться более высоких показателей свариваемости стали из этой группы можно только путем многоступенчатого улучшения.

Также показатели свариваемости могут быть улучшены благодаря азотированию стали или ее закалке.

Для улучшения качества и увеличения скорости работ, вы всегда можете воcпользоваться нашими верстаками собственного производства от компании VTM.

Определение свариваемости сталей

Важнейшим критерием при определении свариваемости материалов является содержание в металле соединений углерода. Для оценки свариваемости стали коэффициент углерода также является основным показателем.

Посчитать его можно по этой формуле:

Сэк = C + Mn / 6 + Cr + Mo / 5 + V + (Ni + Cu) / 15,

Сэк — коэффициент углерода;
С — содержание углерода в %;
Mn — содержание марганца в %;
Cr — содержание хрома в %;
Mo — содержание молибдена в %;
V — содержание ванадия в %;
Ni — содержание никеля в %;
Cu — содержание меди в %.

Данные о коэффициенте Cэк стали позволяют выяснить, к какой группе свариваемости стали можно отнести данный образец. Руководствоваться при этом нужно следующими параметрами:

Группа 1 — сварка без ограничений — Сэк до 0,25 %.
Группа 2 — сварка в ограниченном режиме — Сэк от 0,25 до 0,35 %.
Группа 3 — затруднения в процессе сварки — Сэк от 0,35 до 0,45 %.
Группа 4 — сварка невозможна — Сэк более 0,45 %.

Влияние добавок на свариваемость сталей

Рассмотрим особенности сваривания легированных сталей, содержащих разное количество примесей. Данные для анализа приведены в следующей таблице:

Примесь, от содержания которой зависят такие важные свойства стали, как эластичность и прочность. Показатели свариваемости не будут снижаться даже при наличии в металле 0,25 % углерода. Более высокие значения уже недопустимы, так как это приведет к появлению в металле закалочных структур, которые в результате термического воздействия будут способствовать образованию трещин.

Сера (S) и фосфор (Р)

Сера и фосфор должны содержаться в стали в минимальном количестве и не превышать уровня 0,4–0,5 %. В противном случае результатом их присутствия станет появление красных тещин. Сера придает металлу такое негативное свойство, как красноломкость, а фосфор — хладноломкость.

Уровень содержания этого раскислителя должен быть равен примерно 0,3 %. Это обеспечит сохранение свариваемости. Негативное влияние на это свойство будет оказано в том случае, если доля кремния составит 0,8–1 %. В результате свариваемость стали ухудшится по причине формирования тугоплавких оксидов.

Для сохранения свойств свариваемости содержание марганца необходимо держать на уровне, не превышающем 1 %. При показателях от 1,8 до 2,5 % в металле начнут образовываться закалочные структуры, наличие которых обеспечит появление трещин.

Содержание хрома зависит от вида материала. В низкоуглеродистых сталях оно фиксируется в пределах 0,3 %, в конструкционных – от 0,7 до 3,5 %, в легированных – от 12 до 18 %, а в хромоникелевых – от 9 до 35 %. Наличие данной примеси провоцирует развитие коррозийных процессов и негативно влияет на результат из-за образования тугоплавких карбидов.

Оптимальное содержание никеля в составе обычной стали соответствует 0,3 %. В легированных сталях показатель выше: для низколегированных это 5 %, а для высоколегированных — 35 %. Наличие примесей никеля не оказывает отрицательного влияния на характеристики стали. Благодаря ему уровень прочности и пластичности металла только повышается.

Примесь ванадия в составе легированных сталей колеблется от 0,2 до 0,8 %. Она также положительно сказывается на степени прокаливаемости и таких свойствах материала, как пластичность и вязкость.

Количество примеси должно быть менее 0,8 %. Соответствие показателя данной норме положительно сказывается на прочности, но при этом в процессе сварки происходит выгорание данного компонента, и в наплавленном металле появляются нежелательные трещины.

Титан и ниобий (Ti и Nb)

Ниобий также может стать причиной появления трещин, если сварные работы происходят с участием сталей типа 1–18. Но умеренное содержание титана и ниобия в составе антикоррозионных и жаропрочных сталей повышает их устойчивость к негативным факторам внешней среды. Показатель в этом случае не должен быть выше, чем 1 %.

Данный вид примеси не способствует улучшению характеристик свариваемости стали, хотя устойчивость к коррозии у таких материалов выше. Содержание примеси в стали соответствует 0,3 %. Если речь идет о низколегированных материалах, показатели колеблются от 0,15 до 0,5 %. У высоколегированных их значение составляет от 0,8 до 1 %.

Нюансы сварки различных видов стали

Углеродистые стали

Особенности свариваемости углеродистых сталей предполагают специфику выполнения сварочных работ. Так, при соединении деталей очень важно обеспечить особое расположение шва — «на весу». Для этого потребуются приспособления в виде скоб, струбцин и других фиксаторов, с помощью которых свариваемую конструкцию можно будет надежно закрепить на специальном столе.

Если детали имеют существенную толщину и многослойная сварка осуществляется в несколько подходов, с лицевой стороны шва разрешают делать прихватки.

Основная задача мастера – добиться, чтобы прочность металла шва и околошовной области максимально соответствовала прочности остального металла.

Низкоуглеродистые стали

Это вид стали, в составе которой есть не только углерод, но и легирующие добавки, положительно влияющие на показатели ее свариваемости.

Сварка таких материалов может производиться любым способом и доступна даже тем специалистам, квалификация которых пока еще недостаточно высока.

Среднеуглеродистые стали

Содержат большое количество углерода, что осложняет процесс ведения сварочных работ. Возникают трудности, связанные с тем, что металл детали и сварного стыка обладает разными показателями прочности. Также нередко в районе кромок шва появляются трещины и очаги с очевидно выраженной хрупкостью материала.

Упростить задачу можно с помощью применения электродов, изготовленных из материалов с низким содержанием углерода.

Исключить возможность проплавления основного металла в результате повышения тока можно с помощью разделки кромок соединяемых деталей.

Если количество углерода приближено к его содержанию в высокоуглеродистых сталях, рекомендуется использовать специальный флюс.

Высокоуглеродистые стали

При сварке изделий из такого материала возникают ощутимые трудности. Особенности свариваемости данных марок стали вынуждают искать альтернативные способы соединения деталей конструкции.

Это может быть газовая сварка ацетиленом при условии, что мощность пламени горелки будет обеспечивать расход газа в пределах 75–90 дм³/ч на 1 миллиметр толщины шва.

Аустенитные стали

В составе таких материалов содержится аустенит. Это гранецентрированная модификация металла, проявляющая себя при высоких температурах. Его присутствие в хромоникелевых сталях обеспечивает возможность их использования в агрессивных средах и при больших значениях температуры.

Сварка конструкций из аустенитных сталей с легирующими добавками хрома и никеля производится с использованием материалов с низким содержанием углерода. Это позволяет обеспечить отсутствие межкристаллической коррозии в околошовной зоне и избежать коррозионного растрескивания.

Нержавеющая сталь

Антикоррозийные свойства нержавеющие стали приобретают в результате введения в их состав хрома и никеля.

Свариваемость хромированных сталей имеет свои особенности. Так, при повышении температуры до 500 °C появляется вероятность окисления материала на стыках.

Предупредить эту проблему можно, используя аргонодуговую сварку или сварку TIG (ТИГ), технология которых предполагает отсутствие доступа кислорода в зону наложения шва. Это устраняет возможность окисления материала.

Инструментальные стали

Это материалы, обладающие твердостью и особой устойчивостью к механическим воздействиям. Они используются в процессе производства и ремонта слесарных и столярных инструментов и отдельных элементов промышленного оборудования.

К прочности и однородности сварных швов в данном случае применяются очень высокие требования. Они должны обеспечить отсутствие концентрации напряжений при работе.

Качественного результата можно добиться, используя в процессе сварки специальные электроды — УОНИ-13/НЖ/20Ж13.

Если речь идет о сварке углеродистых сталей узконаправленного применения, следует выбирать электроды, подходящие к параметрам свариваемости конкретных марок стали.

Хорошая свариваемость стали — залог успешного результата. Материалов, хорошо поддающихся сварке и демонстрирующих антикоррозийные свойства, довольно много. Выбирайте их в соответствии со стоящими перед вами задачами и создавайте с помощью сварки прочные и надежные конструкции.

Читайте также: