Методические указания к уроку «Классификация сталей по свариваемости» с применением модульной технологии

ГОсударственное областное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Грязинский технический колледж»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к проведению урока с использованием модульной технологии обучения

по МДК.02.01 Техника и технология ручной дуговой сварки (наплавки, резки) покрытыми электродами

ПМ.02 Ручная дуговая сварка (наплавка, резка) плавящимся покрытым электродом

Тема: «Классификация сталей по свариваемости»

программы подготовки квалифицированных рабочих, служащих по профессии

15.01.05 Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки))

Грязи, 2019

Тема занятия «Классификация сталей по свариваемости».

Цели занятия:

• изучить классификацию сталей по свариваемости (хорошо сваривающиеся, удовлетворительно сваривающиеся, ограниченно сваривающиеся, плохо сваривающиеся),

• научиться определять, к какой группе сталей по свариваемости относится конкретная марка стали (слайд 1 и 2 презентации)

Определение исходных знаний

На прошлом занятие познакомились с понятиями «свариваемость». Но прежде чем перейдем к изучению новой темы, вспомним основные понятия. Работает вся группа, отвечает на вопросы, обучающиеся дополняют друг друга.

Вопрос 1

Назовите определение сталей.

Вопрос 2

На какие группы делятся стали по содержанию углерода?

Вопрос 3

Что понимают под свариваемостью?

Вопрос 4

Что понимают под физической свариваемостью?

Вопрос 5

Что представляет собой технологическая свариваемость?

Изучение нового материала

По свариваемости стали условно делят на четыре группы: хорошо сваривающиеся, удовлетворительно сваривающиеся, ограниченно сваривающиеся, плохо сваривающиеся (слайд 3, 4).

При оценке свариваемости роль химического состава стали является превалирующей (слайд 5). По этому показателю в первом приближении проводят оценку свариваемости.

При оценке влияния химического состава на свариваемость сталей, кроме содержания углерода, учитывается также содержание других легирующих элементов, повышающих склонность стали к закалке. Это достигается путем пересчета содержания каждого легирующего элемента стали в эквиваленте по действию на ее закаливаемость с использованием переводных коэффициентов, определенных экспериментально. Суммарное содержание в стали углерода и пересчитанных эквивалентных ему количеств легирующих элементов называется

углеродным эквивалентом.

С учетом С_экв четыре группы свариваемости можно классифицировать по мерам предотвращения или уменьшения вероятности появления трещин (слайд 6).

1. Хорошо сваривающиеся, у которых С_экв не более 0,25. Эти стали не дают трещин при сварке обычным способом, т. е. без предварительного и сопутствующего подогрева и последующей термообработки.

2. Удовлетворительно сваривающиеся, у которых С_экв в пределах 0,25‒0,35; они допускают сварку без появления трещин, только в нормальных производственных условиях, т. е. при окружающей температуре выше 0°С, отсутствии ветра и пр.

К этой же группе относят стали, нуждающиеся в предварительном подогреве или предварительной и последующей термообработке для предупреждения образования трещин при сварке в условиях, отличающихся от нормальных (при температуре ниже 0° С, ветре и др).

3. Ограниченно сваривающиеся, у которых С

экв в пределах 0,35‒0,45; они склонны к образованию трещин при сварке в обычных условиях. При сварке таких сталей необходима предварительная термообработка и подогрев. Большинство сталей этой группы подвергают термообработке и после сварки.

4. Плохо сваривающиеся, у которых С_экв выше 0,45; такие стали склонны к образованию трещин при сварке.

Таблица 1 Классификация сталей по свариваемости в соответствии с величиной С_экв и меры по предотвращению или уменьшению вероятности появления трещин

после

сварки

I

ХОРОШАЯ

≤ 0,25

—

—

—

Желательна

II

УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНАЯ

0,25-0,35

Необходим

—

Желательна

Необходима

III

ОГРАНИЧЕННАЯ

0,35-0,45

Необходим

Желателен

Необходима

Необходима

IV

ПЛОХАЯ

≥ 0,45

Необходим

Необходим

Необходима

Необходима

Температура предварительного подогрева для низколегированных сталей в зависимости от величины С_экв принимается следующей:

Предварительный подогрев замедляет охлаждение и предохраняет от появления холодных трещин при сварке.

Закрепление знаний

Выполните тест по изученному материалу. За каждый правильный ответ 1 балл.

1. Что из перечисленного ниже наиболее сильно влияют на свариваемость металла?

А). Химический состав металла.

В). Механические свойства металла.

С). Электропроводность металла.

2. Какие углеродистые стали относятся к хорошо свариваемым?

А). С содержанием углерода до 0,25 %.

В). С содержанием углерода от 0,25 % до 0,35 %.

С). С содержанием хрома и марганца от 0,4% до 1,0%.

3. Какие стали относятся к группе удовлетворительно свариваемым?

А). С содержанием углерода 0,25−0,35 %.

В). С содержанием серы и фосфора до 0,05 %.

С). С содержанием кремния и марганца до 0,5 %.

4. При сварке каких из перечисленных ниже сталей более вероятно появление холодных трещин?

А). С содержанием углерода до 0,25 %.

В). С содержанием углерода более 0,4 %.

С). С содержанием углерода от 0,25 % до 0,35 %.

5. Какие углеродистые и низколегированные стали необходимо подогревать при сварке?

А). С эквивалентным содержанием углерода более 0,45 %.

В). С содержанием серы и фосфора более 0,05 % каждого.

С). С содержанием кремния и марганца до 0,5−1,5 % каждого.

Проверка теста осуществляется всей группой (слайд 7). Разбираем ошибки.

Переходим к расчету углеродного эквивалента

Расчет углеродного эквивалента

Для его расчета существует ряд формул, составленных по различным методикам, которые позволяют оценить влияние химического состава низколегированных сталей на их свариваемость (табл. 1). (Слайд 8)

Таблица 2 Расчет углеродного эквивалента по различным методикам

С_экв = С + Mn/6 + Cr/5 + Mo/4 + Ni/15 + Cu/13 + P/2

по А.И. Красовскому

сталь с содержанием углерода не более 0,22 %

или

методика Д. Сефериана

Предельное содержание элементов в стали не должно превышать значений 0,5% C; 1,6% Mn; 1% Cr; 3,5% Ni; 0,6% Mo; 1% Cu

С_экв = С + Мn/6 + Сr/5 + V/5 + Мо/4 + V/5 + Ni/15 + Сa/15+ Сu/15 + P/2

Наиболее распространенная в России (для сталей с подвижным составом)

Примечание: Для учёта влияния толщины металла на свариваемость следует прибавить к величине С_э произведение толщины металла на коэффициент 0,0024 (0,0024×S).

Цифры указывают содержание в стали в массовых долях процента соответствующих элементов.

Порядок выполнения расчёта

1. Записать марку стали.

2. Записать количественное содержание основных легирующих элементов в указанной марке стали (взять из справочника).

3. Выбрать и записать формулу для определения эквивалента углерода (по максимально близкому количеству легирующих добавок, содержащихся в стали данной марки с указанными в формуле).

4. Рассчитать величину С_экв в % по выбранной формуле, подставив величины содержанияуглерода и легирующих элементов (точность расчётов – до сотых долей процента) и толщины металла.

5. Сравнить полученное значение С_экв со значениями в таблице и определить к какой группе сталей по свариваемости относится данная марка стали.

Пример расчета С_экв

Сталь 09Г2С

Толщина S = 15 мм

Таблица 3 Химический состав стали 09Г2С, %

2

0,5‒0,8

1,3‒1,7

до 0,03

до 0,035

до 0,3

до 0,3

до 0,12

до 0,3

Для расчета возьмем средние значения химических элементов в этой стали.

Выполним расчет С_экв по формуле А.И. Красовского (с учетом влияния толщины металла на свариваемость):

С_экв = С + Mn/20 + Ni/15 + (Cr + Mo + V) /10 + 0,0024×S= 0,09 + 0,3/20 + 0,3/15 + (0,3 + 0,12) /10 + 0,0024×15 = 0,23, следовательно, сталь 09Г2С хорошо свариваемая.

Произведем расчет С_экв для этой же марки стали по формуле МИС (Европейская ассоциация по сварке):

С_экв = С + Мn/6 + Сr/5 + Мо/5 + V/5 + Ni/15 + Сu/15 + 0,0024×S = 0,09 + 1,5/6 + 0,3/5 + 0,12/5 + 0,3/15 + 0,3/15 + 0,0024×15 = 0,24, следовательно, сталь 09Г2С хорошо свариваемая.

Произведем расчет С_экв для этой же марки стали по формуле Д. Сефериана:

С_экв = С + Mn/9 + Cr/9 + Ni/18 + Mo/13 + 0,0024×S= 0,09 + 1,5/9 + 0,3/9 + 0,3/18 + 0,0024×15= 0,31, следовательно, сталь 09Г2С удовлетворительно свариваемая.

Формул для определения С_экв существует около десятка, и достоверность их, в принципе, весьма относительная, так как формулы эти эмпирические, т. е. без вывода.

Задание

В тетради произвести расчет С_экв по двум выбранным формулам (методикам) для следующих марок стали: 15Х, 20ХГСА, 35ХМ, 45ХН2МФА. Сравнить результаты по двум методикам каждой марки стали. Определить группу свариваемости для каждой марки стали.

Таблица 4 Химический состав стали 15Х, %

Таблица 5 Химический состав стали 20ХГСА, %

Таблица 6 Химический состав стали 35ХМ, %

20,4

0,17‒0,37

0,4‒0,7

до 0,035

до 0,035

0,81,1

до 0,3

до 0,3

0,150,25

Таблица 7 Химический состав стали 45ХН2МФА, %

,3

Сравниваем результаты. Разбираем причины расхождения результатов.

Подведение итогов занятия

Сегодня на занятие изучили классификацию сталей по свариваемости (хорошо сваривающиеся, удовлетворительно сваривающиеся, ограниченно сваривающиеся, плохо сваривающиеся) и приобрели умение определять, к какой группе сталей по свариваемости относится данная марка стали.

Оцените свою работу на занятие и запишите в листе «Структура модульного занятия и учет контроля» (приложение 1).

А) Довольны ли Вы сегодня собой на занятие?

а) б) в)

Б) Оцените свою работу на занятие

Поставь себе оценку за занятие.

Для этого посчитайте набранные баллы и рассчитайте свою оценку по следующей формуле:

Оценка = (X*5)/9

где X – количество набранных баллов.

Домашнее задание: проработать конспект; записать перечень вопросов, которые возникли в процессе изучения новой темы; попробовать разобраться самостоятельно; обсудить на следующем занятие.

Спасибо за занятие!

Приложение

Лист «Структура модульного занятия и учет контроля» выдается каждому обучающемуся перед началом занятия. По этому листу студент сам выставляет себе оценку по количеству набранных им баллов.

УЭ

Учебный материал с указанием заданий

Балл получен

Указания к выполнению работы

УЭ-0

Цель: Формирование знаний о классификации сталей по свариваемости (хорошо сваривающиеся, удовлетворительно сваривающиеся, ограниченно сваривающиеся, плохо сваривающиеся), умение определять, к какой группе сталей по свариваемости относится данная марка стали.

На доске: дата и тема урока

Тема: «Классификация сталей по свариваемости»

Записать тему урока в тетрадь.

УЭ-1

Цель: Определение исходных знаний у обучающихся.

Задание:

а) назовите определение сталей;

б) на какие группы делятся стали по содержанию углерода?

в) что понимают под свариваемостью?

г) что понимают под физической свариваемостью?

д) что представляет собой технологическая свариваемость?

Работа с преподавателем, работает вся группа, отвечаем на вопросы, дополняем.

УЭ-2

Цель: Изучение нового материала. Группы свариваемости сталей.

Задание:

1. Прочитать материал (презентация).

2. Запишите в тетрадь 4 группы свариваемости в зависимости от С_экв, а также особенности каждой группы.

Работа с презентацией.

3. Ответить на вопросы теста по группе свариваемости: пределы С_экв, сопутствующие условия сварки, последующая термообработка, склонность к появлению трещин, записать в тетрадь.

Ответить на вопросы теста. За каждый правильный ответ — 1 балл, всего 5 балла.

УЭ-3

Цель: Влияние химического состава на свариваемость стали. Расчет С_экв по различным методикам.

Задание:

1. Записать в тетрадь методики расчета С_экв.

2. Прослушать рассказ о методиках рассчета. Записать наиболее запомнившиеся факты.

Работа с презентацией.

УЭ-4

Цель: Закрепление изученного материала.

Задание

3. В тетради произвести расчет С_экв по двум выбранным формулам (методикам) для следующих марок стали: 15Х, 20ХГСА, 35ХМ, 45ХН2МФА. Сравнить результаты по двум методикам каждой марки стали. Определить группу свариваемости для каждой марки стали.

Работать самостоятельно, письменно в тетради, за правильное решение – 1 балл. Всего 4 балла.

УЭ-5

Подведение итогов урока

А) Довольны ли Вы сегодня собой на уроке?

а) б) в)

Б) Оцените свою работу на занятие

Поставь себе оценку за занятие.

Для этого посчитайте набранные баллы и рассчитайте свою оценку по следующей формуле:

Оценка = (X*5)/9

где X – количество набранных баллов.

Домашнее задание: проработать конспект; записать перечень вопросов, которые возникли в процессе изучения новой темы; попробовать разобраться самостоятельно; обсудить на следующем занятие.

Спасибо за занятие!

На полях тетради поставить ответ вопроса А. Высчитать свою оценку за урок. Записать домашнее задание

Классификация свариваемостей сталей и сплавов металлов

Говоря о свариваемости сталей, под этой характеристикой понимают способность материала в процессе сварки давать качественный сварной шов высокой прочности, не имеющий пор, каверн, трещин, посторонних включений и других дефектов. Существует специальный марочник сталей и сплавов. Собранные в этом справочнике материалы соответствуют действующим стандартам и имеют определённую маркировку. По этой маркировке можно точно определить их сорт и химический состав, узнать количественное содержание различных примесей.

Прямая зависимость

В процессе сварки в зоне наложения соединительного шва происходит нагрев металла выше критической температуре. В результате образуется аустенит – так называют высокотемпературную гранецентрированную модификацию железа и его сплавов. Остывая, аустенит превращается в новую структуру, параметры которой зависят от скорости охлаждения и происходящих в материале термокинетических изменений. Непосредственное влияние на эти изменения оказывает химический состав стали. Это означает, что для правильного выбора технологии и создания качественного сварного соединения необходимо заранее знать характеристики свариваемости. Ведь при использовании сталей марки 15Г или 20Н2М приходится использовать другие технологии, чем при работе со сталями марки 35 или 45.

Польза и вред

Входящие в состав стали вещества можно условно разделить на две основные группы.

• Полезные, улучшающие её конструктивные качества или усиливающие определённые свойства. На самом деле, их полезность достаточно условна, поскольку во многом зависит от процентного содержания.
• Вредные, снижающие прочностные характеристики материала и серьёзно усложняющие процесс его обработки. Их присутствие даже в незначительном количестве приводит только к ухудшению характеристик стали.

Наличие тех или иных веществ обуславливается как химическим составом, использованным в процессе плавки руды, так и применением легирующих добавок, сознательно добавляемых при изготовлении материала.

Влияние, оказываемое различными веществами на свариваемость стали

Действующими стандартами нормируется содержание следующих химических элементов:

• Углерода (C). Расположенное в периодической таблице химических элементов под номером 6, это вещество оказывает значимое влияние на такие характеристики стали, как вязкость, прочность и закаливаемость. Со сваркой не будет проблем, если содержание углерода не превышает 0,25%. В противном случае в зоне сварного соединения резко усиливаются термические влияния, приводящие к образованию различных дефектов, вроде горячих и холодных трещин, каверн и т. п.
• Серы (S). Шестнадцатый элемент периодической таблицы считается однозначно вредным. Она охотно образует с железом легкоплавкие соединения, располагающиеся по границам зёрен основного металла. Это приводит к ослаблению связи между ними. В горячем состоянии в материале образуются трещины. Подобное явление принято называть красноломкостью металла. Избежать его удаётся, если содержание серы ниже 0,045%.
• Фосфор (P). Расположенный в таблице под номером 15, этот элемент, как и его соседка, сера, вреден для стали. Он ответственен за образование внутри материала хрупких структур. Это качество принято называть хладноломкостью, поскольку особенно сильно оно даёт знать о себе при низких температурах.
• Марганец (Mn), №25. В определённых пределах повышает упругость и прочность стали. Находясь в пределах 0,3 – 0,8% от общего количественного состава, не оказывает влияния на процесс сварки. Но если его содержание превысит 1,8%, то материал начнёт закаливаться, и избежать образования трещин и излишней хрупкости шва не удастся.
• Кремний (Si), №14. Так же, как и марганец, несколько увеличивает характеристики упругости и прочности. Если его общее количество остаётся в пределах 0,2 – 0,3%, проблем не возникает. Но результатом значительного, свыше 0,8%, станет образование его тугоплавких сплавов, повысится жидкотекучесть стали. Это приведёт к проблемам при наложении сварных швов.
• Хром (Cr), №24. Он придаёт стали не только высокую коррозионную стойкость, но также делает её прочной, упругой и твёрдой. Тем не менее, его содержание свыше 0,3% создаёт проблемы, поскольку в этом случае активно способствует образованию тугоплавких окислов и трещин, образующихся в результате резкого увеличения твёрдости материала в зоне термического нагрева. Из-за образования карбидов хрома в околошовной зоне коррозионная стойкость металла резко снижается.
• Молибден (Mo) №42. Делает кристаллы стали (зёрна) мельче, существенно повышая её прочность, стойкость к высоким температурам и ударным нагрузкам. Но в процессе сварки молибден активно выгорает и окисляется, способствуя появлению трещин. Особенно заметно это становится, когда его содержание превышает 1%.
• Ванадий (V), №23. Даже в малых количествах повышает закаливаемость стали, но тем самым создаёт проблемы при наложении сварных швов. При нагреве этот металл окисляется и выгорает. Это означает, что его присутствие в количестве более 1% для ответственных свариваемых деталей недопустимо.
• Вольфрам (W), №74. Отвечает за такие качества, как износостойкость, особенно при высоких температурах – такое свойство принято называть красностойкостью – и твёрдость. Но поскольку при наложении шва сильно окисляется, в свариваемых сталях его присутствие вовсе не допустимо.
• Никель (Ni), №28. Это друг сварщика. Он измельчает кристаллы металла, в результате чего шов становится более прочным и пластичным. Даже при его добавлении порядка 2 – 3% от общего состава даёт ощутимый результат. Для деталей, работающих под высокими нагрузками, рекомендовано использовать материалы, в которые добавлен никель в количестве 8 – 10 %. Но при сварке таких сталей приходится использовать различные технологические ухищрения, ограничивая поступление в зону нагрева кислорода. К тому же никель дорог, а это значит, что его использование должно быть экономически оправданным.
• Титан (Ti), №22. Он улучшает те же, что и никель, характеристики, и столь же требователен к технологическим особенностям процесса. Однако, несмотря на значительную стоимость, в особо ответственные детали добавляют и тот и другой металл, стараясь довести содержание титана до 4 – 5%.

Внешние враги

А ещё существуют химические вещества, не входящие в состав стали, но, тем не менее, оказывающие непосредственное влияние на её свариваемость.

• Кислород (O), №8. Его присутствие должно быть сведено к минимуму, а от воздействия кислорода приходится защищать зону сварки даже в том случае, когда он поступает туда вместе с атмосферным воздухом. Ведь это вещество – активный окислитель, ответственный за образование хрупких структур в расплавленном железе. Чтобы этого не случилось, к месту сварки подают углекислый газ, образующийся в процессе сгорания покрывающего электрод вещества или находящийся под давлением в специальных баллонах. При работе с нержавеющими сталями и цветными металлами этого оказывается недостаточно. В этом случае в качестве защиты приходится использовать благородные газы, такие как гелий или аргон.
• Водород (H), №1. Не входя в состав стали, он попадает к месту сварки из окружающего воздуха, оказывая разрушительное воздействие на структуру шва. Он вызывает пористость металла, снижает его прочность, становится причиной образования мелких трещин. Защищаются от него так же, как и от кислорода.

Зная марку стали заранее, удаётся сразу определиться с выбором процесса сварки. Но если по каким-то причинам эта информация отсутствует или существует сомнение в её достоверности остаётся только один путь – проведение натурных экспериментов, в ходе которых может быть подобрана оптимальная технология. Но если нет желания заниматься экспериментами, стоит заранее позаботиться о наличие справочной информации и документальных подтверждениях состава материала.

Деление по параметрам

При классификации сталей по свариваемости принято разделять их на четыре основные группы. Эти группы характеризуются способностью металлов к образованию сварных соединений с определёнными свойствами.

• Первая группа. В неё входят низкоуглеродистые низко- и среднелегированные стали, вроде 11ЮА или 09Г2. Хорошо свариваясь, они образуют соединения высокого качества без применения особых технологических приёмов.
• Вторая группа. Сюда относят стали удовлетворительной свариваемости, такие как 30Л или 20Г2С. Они требуют тщательной очистки соединяемых кромок, использования и строгого соблюдения специальных технологических процессов.
• Третья группа. В неё попали склонные к образованию трещин и плохо свариваемые в обычных условиях стали. Как правило, это связано с высоким содержанием в них углерода, или большим количеством легирующих добавок. Чтобы обеспечить удовлетворительные характеристики шва, их требуется предварительно подогревать до температуры порядка 400 – 500 градусов Цельсия, а после окончания сварки проводить процедуру отжига. Как ни тяжело для многих это осознавать, но именно в эту группу входят популярные в машиностроении стали марок 30, 35 и 45.
• Четвёртая группа. Она содержит плохо свариваемые или практически не подлежащие сварке сорта стали. Из-за насыщенности углеродом и легирующими добавками, в местах соединения они образуют трещины, избавиться от которых полностью не помогают даже технологические ухищрения.

Первая среди равных

Разумеется, на конечный результат оказывают влияние и другие факторы, которые нельзя игнорировать.

• Толщина металла и общие габариты детали, поскольку с их возрастанием увеличиваются необходимые для выполнения работ энергозатраты.
• Температурные и климатические условия, в которых производится сварка. Ведь на сильном морозе или при значительных скачках влажности получить шов хорошего качества не получится.
• Характеристики оборудования, задействованного при проведении работ.

Но всё это придётся уже потом, когда известна свариваемость стали.

Если в домашних условиях при изготовлении не слишком ответственных деталей некоторыми параметрами можно пренебречь, то в серьёзном производстве такой подход недопустим. Обеспечить стабильные характеристики сварных соединений удастся лишь в том случае, если заранее разработать и правильно соблюдать технологический процесс. Ведь пролёты мостов и фюзеляжи самолётов, каркасы зданий и детали станков должны обладать расчетной прочностью. Это значит, что при их создании придётся учитывать свариваемость сталей и сплавов, для каждого материала выстраивая свою технологическую цепочку и точно понимая, чем отличаются стали 35 и 45.

Поделись с друзьями

0

0

0

0

Классификации углеродистых сталей по свариваемости.

⇐ ПредыдущаяСтр 17 из 19Следующая ⇒

Свариваемость — комплексная технологическая характеристика, отражающая реакцию свариваемых материалов на технологический процесс сварки, и возможность получения сварных соединений, удовлетворяющих условиям эксплуатации.

 

Три группы факторов, определяющих свариваемость:

 

1.Химический состав и структура металла, наличие примесей, степень раскисления, предшествующие операции изготовления (ковка, прокатка, термообработка) деталей.

2.Сложность формы и жесткость конструкции, масса и толщина металла, последовательность выполнения сварных швов.

3.Технологический фактор: вид сварки и сварочные материалы, режимы термических воздействий на основной материал.

 

Степень свариваемости это качественная или количественная характеристика ответа на вопросы:«Как изменяются свойства металла при сварке?», «Выполнимо ли сварное соединение?».

Основной характеристикой свариваемости является отсутствие холодных или горячих трещин при сварке.

 

. По свариваемости стали подразделяют на четыре группы: первая группа — хорошо сваривающиеся; вторая группа — удовлетворительно сваривающиеся; третья группа — ограниченно сваривающиеся; четвертая группа — плохо сваривающиеся.

Основные признаки, характеризующие свариваемость сталей,— склонность к образованию трещин и механические свойства сварного соединения.

К первой группе относятся стали, сварка которых может быть выполнена по обычной технологии, т. е. без подогрева до сварки и в процессе сварки и без последующей термообработки. Однако применение термообработки для снятия внутренних напряжений не исключается.

Ко второй группе относят в основном стали, при сварке которых в нормальных производственных условиях трещин не образуется. В эту же группу входят стали, которые для предупреждения образования трещин нуждаются в предварительном нагреве, а также в предварительной и последующей термообработке.

К третьей группе относят стали, склонные в обычных условиях сварки к образованию трещин. При сварке их предварительно подвергают термообработке и подогревают. Кроме того, большинство сталей, входящих в эту группу, подвергают обработке после сварки.

К четвертой группе относят стали, наиболее трудно поддающиеся сварке и склонные к образованию трещин. Эти стали свариваются ограниченно, поэтому сварку их выполняют с обязательной предварительной термообработкой, с подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой.

 

Сварочные преобразователи: устройство, регулировка

Сварочного тока, технические характеристики, схемы

Включения.

Для ручной дуговой сварки и сварки на автоматах, снабженных авторегуляторами напряжения, автоматически воздействующими на скорость подачи электродной проволоки, требуются источники питания с падающими внешними характеристиками. Для питания автоматов и полуавтоматов с постоянной скоростью подачи электродной проволоки, в том числе для сварки в углекислом газе и порошковой проволокой СП-2, необходимы генераторы с жесткими внешними характеристиками. Поскольку на заводах и монтажных площадках механизированные методы сварки используются в сочетании с ручной дуговой сваркой, требуются универсальные источники, обеспечивающие как падающие, так и жесткие внешние характеристики. Для этой цели разработана конструкция универсального сварочного преобразователя ПСУ-300, генератор которого имеет одну обмотку возбуждения. Внешние характеристики в этом генераторе создаются с помощью триода ПТ, включенного в цепь обмотки возбуждения ОВ, и обратной связи по току нагрузки (рис. 108). Он является четырех полюсным генератором постоянного тока нормального исполнения, его обмотка возбуждения ОВ размещена на четырех главных полюсах и питается от устройства управления, размещенного на корпусе преобразователя.

 

Рис. 108. Упрощенная электрическая схема универсального преобразователя ПСУ-300

Сварочная цепь и цепь обмотки возбуждения связаны между собой стабилизирующим трансформатором Тр, предназначенным для обеспечения динамических свойств генератора.
Величину сварочного тока регулируют реостатом – регулятором ДП, установленным на передней стенке управления. По мере роста сварочного тока сопротивление триода возрастает, ток возбуждения уменьшается, уменьшается и эдс генератора, т. е. характеристика получается падающей. При переключении цепей управления внешняя характеристика становится жесткой. Основные технические данные универсальных преобразователей даны в табл. 32.

 

32. Основные технические данные универсальных преобразователей

Выполнить практическое задание (устно):

 

3. Подготовка, сборка, прихватка и сварка трёх полос металла длиной 80 см, толщиной 16 мм (изготовление швеллера).

 

Билет№24

 

Ответить на теоретические вопросы:

Рекомендуемые страницы:

Классификация сталей по свариваемости — Энциклопедия по машиностроению XXL

Классификация, сталей по свариваемости  [c.46]

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ ПО СВАРИВАЕМОСТИ  [c.33]

Контроль качества сварки 348 Классификация сталей по свариваемости  [c.372]

В основе классификации сталей по технологической свариваемости обычно лежит эквивалент углерода, от значения которого устанавливают ту или иную степень свариваемости с необходимыми технологическими мероприятиями по ее обеспечению. Такая классификация сталей, применяемых в объектах котлонадзора, приведена в табл. 4.1 [3].  [c.96]

Классификация стали по технологической свариваемости при сварке плавлением  [c.97]

Классификация основных марок стали по свариваемости приведена в табл. 44.  [c.225]

Классификация основных марок стали по свариваемости  [c.226]

К 3-й группе относятся стали, у которых в пределах 0,35—0,45%. К этой группе относятся стали, которые в обычных условиях сварки склонны к образованию трещин. Эти стали сваривают с предварительным подогревом до 250— 400°С с последующим отпуском. К 4-й группе сталей относятся стали, у которых более 0,45%. Такие стали трудно поддаются сварке и склонны к образованию трещин. Эти стали сваривают с предварительным подогревом и последующей термообработкой. Классификация основных марок стали по свариваемости приведена в табл. 43.  [c.224]

Классификация сталей по группам свариваемости (примеры)  [c.268]

Примерная классификация свариваемости низколегированной стали по химическому составу  [c.293]

Классификация углеродистой стали по назначению. В основу этой классификации положено содержание углерода. Стали, содержащие углерода до 0,25%, используют как котельные, строительные и для деталей машин, подвергаемых цементации (см. с, 204). Низкое содержание углерода в котельных и строительных сталях обусловлено тем, что детали котлов и строительных конструкций соединяют сваркой, а углерод ухудшает свариваемость (см. раздел V Сварка ).  [c.166]

Для классификации по свариваемости стали подразделяются на четыре группы первая группа — хорошо сваривающиеся стали вторая группа — удовлетворительно сваривающиеся стали третья группа — ограниченно сваривающиеся стали четвертая группа — плохо сваривающиеся стали.  [c.186]

Существует несколько способов классификации свариваемости сталей по склонности стали к образованию горячих и холодных трещин по изменению структуры переходных зон и образованию закалки по соотнощению суммы легирующих примесей к углероду по химическому составу. На практике используют чаще всего два последних способа классификации.  [c.45]

Условная классификация сталей перлитного класса по трудности свариваемости в соответствии с эквивалентом углерода  [c.49]

Классификация жаропрочных и нержавеющих сталей по их свойствам и свариваемости приведена в табл. 4.  [c.51]

Классификация нержавеющих, жаропрочных и жаростойких сталей по области их применения и свариваемости  [c.52]

В табл. 19 дана классификация свариваемости сталей в зависимости от химического состава. Определение свариваемости по этой таблице производится путем сопоставления суммарного содержания легирующих примесей и содержания углерода. Харак-  [c.151]

Классификация сталей по степени свариваемости. По степенн свариваемости все стали условно делят на четыре группы хорошо, удовлетворительно, ограниченно и плохо сваривающиеся.  [c.90]

Классификация углеродистых сталей по свариваемости. По признакам стойкости против образования трещин при соотретствующей технологии сварки все стали с ферритно-перлитной и бейнитной структурами можно разделить на четыре группы I — стали, не закаливающиеся при дуговой и газовой сварке и поэтому сваривающиеся без особых ограничений П — стали, склонные к образованию закалочных микроструктур, но при правильно выбранной технологии сваривающиеся без появления их (при сварке без подогрева) П1 — стали, склонные к закалочным структурам при сварке и сваривающиеся с подогревом для избежания появления этих структур IV — стали, закаливающиеся при сварке и сваривающиеся с предварительным, сопутствующим подогревом и немедленной термообработкой после сварки.  [c.113]

К высоколегированным сталям относят сплавы на основе железа, содержащие более 8—10% легирующих элементов. Озгласно ГОСТу 5632—71 наибольшую группу составляют нержавеющие стали и сплавы, легированные хромом, никелем, молибденом, кремнием, марганцем, титаном, ниобием, алюминием и другими элементами. В зависимости от степени легирования изменяются структурный состав и свойства сталей, в частности их свариваемость. Обилие марок сталей послужило поводом для их классификации по таким признакам, как структурный состав, процентное содержание хрома или никеля, область применения (коррозионностойкие, жаропрочные, высокопрочные и т. п.). В табл. 1.14 приведены наиболее распространенные марки высоколегированных сталей, применяемых в сварных конструкциях.  [c.347]

---

Классификация сталей. Сварка

Классификация сталей

Стали классифицируют по назначению, химическому составу, качеству. По химическому составу классифицируют главным образом конструкционные стали.

Конструкционными называют стали, предназначенные для изготовления деталей машин и металлических конструкций. Конструкционные стали делят на углеродистые и легированные.

Углеродистые стали могут быть:

• низкоуглеродистые – с содержанием углерода не более 0,09–0,25 %;

• среднеуглеродистые – с содержанием углерода в пределах 0,25–0,45 %;

• высокоуглеродистые – с содержанием углерода 0,45–0,75 %.

По назначению применения стали подразделяют на:

• строительные стали – углеродистые и низколегированные, обыкновенного качества, т. е. для конструкций общего назначения;

• инструментальные стали для изготовления режущих и измерительных инструментов, штампов и т. п.;

• машиностроительные стали специализированного и общего назначения для изготовления деталей, машин, строительных конструкций;

• стали с особыми свойствами, которые подразделяют на стали с особыми физическими, химическими и технологическими свойствами (магнитные, жаропрочные, коррозионностойкие).

По качеству стали классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные, особовысококачественные.

Качество стали определяется условиями металлургического производства и содержанием в них вредных примесей.

Стали классифицируют на группы А, Б, В:

А – стали обыкновенного качества, с механическими свойствами ниже, чем у других групп сталей. Основным элементом, определяющим эти механические свойства, является углерод. Эти стали имеют повышенное содержание серы (до 0,06 %) и фосфора (до 0,07 %).

Б – качественные стали, углеродистые или легированные с содержанием серы и фосфора не более 0,035 %.

В – высококачественные, в основном легированные стали. Содержание серы и фосфора не более 0,025 %.

Особовысококачественные стали. Это стали специального назначения, с содержанием серы и фосфора не более 0,015 %.

По химическому составу стали делят на углеродистые и легированные.

По способу раскисления стали классифицируют на:

• спокойные стали, когда сталь хорошо раскислена марганцем, кремнием, алюминием и ее затвердевание проходит без выделения газов;

• кипящие стали, когда сталь раскислена только марганцем и при ее затвердении происходит бурное выделение углекислого газа, создавая впечатление кипения стали;

• полуспокойные стали – раскислены марганцем и алюминием и занимают промежуточное положение между кипящей и спокойной сталью.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Сложный вопрос свариваемости

Металлургия сварки — это наука, но она далека от совершенства.

Я упоминаю об этом здесь, потому что моя январская / февральская колонка вызвала ряд критических, если не резких, электронных писем, касающихся всего, от опечатки на Рисунке 3 до моего обобщения точной и требовательной науки о металлургии.

Ученые были в ярости, доктора — в ярости. Меня раздирали, унижали, даже ругали — все за обобщение такой точной науки, как металлургия.

Эта колонка не является углубленным курсом по металлургии для магистров. Это столбец — 1000 слов каждые пару месяцев, предназначенный для помощи сварщикам при сварке. У меня нет ни времени, ни места, ни желания углубляться. Я обобщаю, потому что это служит цели. Я не пытаюсь помочь проектировщику, инженеру-инженеру или ученому… кому угодно.

Эта колонка предназначена для предоставления сварщикам информации, которая поможет им решить общие проблемы металлургической сварки и произвести качественный продукт.Показательный пример: четыре разных человека категорически указали на мое невежество по поводу конкретного пункта в колонке. Затем они просмотрели несколько абзацев, чтобы с головой погрузиться в серьезные мелочи, просто чтобы доказать, что то, что я написал, было неправильным. К сожалению, эти четверо ученых также доказали, что ошибались друг друга.

Другими словами, хотя каждый из них высказал возражение по поводу одного и того же пункта в моей колонке, и каждый поднял этот вопрос на глубину, намного превышающую все, что могло бы доказать ценность для сварщика , им не только удалось опровергнуть мое утверждение, они противоречили заявления друг друга.Были ли какие-то из них правильными? Конечно; до известной степени все они были. И я тоже.

Дело не в «правильности» вопроса. Точно так же, как из каждого правила есть исключения, часто существует глубина деталей, которая в конечном итоге может доказать ошибочность «обобщения». Насколько это актуально для сварщиков в целом? Обычно нет. И уж точно не в случае с моей колонкой за январь / февраль. Я стою у этой колонны, каждое слово.

Для ясности, я регулярно использую пять разных ссылок для разработки копий для каждого выпуска. Это необходимо из-за невероятного количества разногласий и противоречий в практическом применении, убеждениях и теориях. Если я следую наброскам одной книги или у меня есть копия, похожая на другую, это часто происходит из-за простой проблемы: если что-то написано настолько ясно, насколько это возможно, это уже невозможно сделать яснее. (Как однажды сказал А. Эйнштейн: «Все должно быть как можно проще, но не проще».) Я отказываюсь усложнять концепцию или даже предложение, потому что кто-то другой нашел самый ясный способ сказать это первым.

Я регулярно использую следующие ссылки:

1. G.E. Linnert, Welding Metallulgery Vol. 1 (Майами: Американское сварочное общество, 1994).
2. Г.Э. Linnert, Welding Metallulgery Vol. 2 (Майами: Американское сварочное общество, 1965 г.).
3. Роберт Э. Рид-Хилл и Реза Аббашьян, Physical Metallurgy Principles , 3-е изд. (Серия Pws Kent in Engineering) (Нью-Йорк: Общество обучения Томпсона, 1997).
4. Тед Б. Джефферсон, Энциклопедия сварки Джефферсона (Майами: Американское общество сварки, 1997).
5. Уильям Галвери младший и Фрэнк Марлоу, Основы сварки: вопросы и ответы (Нью-Йорк: Industrial Press Inc., 2001).

Теперь перейдем к колонке этого номера о свариваемости.

Свариваемость? Что это должно с этим делать?

Ненавижу этот вопрос. Я обычно слышу это после того, как объясняю Джо Хотроду, почему он не должен строить свой качающийся рычаг, опоры двигателя или рычаги A из высокотехнологичного сплава, который его зять «позаимствовал» на работе.И все это связано со свариваемостью.

Свариваемость — непростой вопрос. Согласно Американскому сварочному обществу, свариваемость определяется как «способность материала свариваться в заданных условиях изготовления в конкретную, подходящим образом спроектированную конструкцию и удовлетворительно работать в предполагаемых условиях эксплуатации».

Исходя из этого определения, свариваемость металла может во многом зависеть от способности сварщика следовать указаниям. Например, свариваемость стали ASTM A514 является удовлетворительной при соблюдении надлежащей процедуры .Это включает предварительный нагрев основного металла с использованием процедуры сварки с низким содержанием водорода и недопущение превышения допустимого тепловложения.

Очевидно, что дизайн и применение будут влиять на характеристики конструкции, и они не имеют прямого отношения к свариваемости. Но параметры процедуры есть. А что напрямую влияет на процедуру сварки? Химический состав основного металла , который также является основным фактором, влияющим на свариваемость.

У каждого свариваемого металла есть пределы процедуры: диапазон, в котором должна оставаться процедура сварки.Пределы могут применяться, например, в отношении подводимого тепла, воздействия водорода или требований к предварительному или последующему нагреву. Пределы почти похожи на набор правил для успешной сварки данного металла. Оставайтесь в этих пределах — следуйте правилам — и ваш сварной шов сделает свою работу. Выйдите за эти пределы, и у вас, вероятно, возникнут проблемы. .

Так что же обеспечивает хорошую свариваемость металла? Широкий диапазон лимитов. Поэтому, если пределы металла малы или узки, он плохо сваривается. И когда диапазон чрезвычайно мал или пределы чрезвычайно узки, металл часто считается несвариваемым, хотя в некоторых отраслях промышленности этот же несвариваемый металл может свариваться каждый день.Конечно, сварка производится под строгим контролем, строгим контролем, тщательными процедурами проверки и очень узким диапазоном приемки.

И если вы задаетесь вопросом, почему они прошли через все это, обычно это происходит потому, что сварка — это либо единственный, либо, по крайней мере, лучший и наиболее экономичный способ удовлетворить потребности конечного продукта.

Итак, как узнать, как правильно обращаться с несвариваемым металлом или металлом с плохой свариваемостью? Как правило, если разработчик или инженер не указывает процедуру через спецификацию процедуры сварки (WPS), лучше всего проконсультироваться с поставщиком.Есть также ряд книг и других публикаций, которые могут указать вам правильное направление. Или вы можете связаться с организацией, разработавшей стандарт для этого материала.

В следующей паре столбцов будет рассматриваться свариваемость некоторых распространенных и не очень распространенных основных металлов, включая различные стали, алюминиевые и магниевые сплавы, титановые сплавы и сплавы на основе никеля.

Свариваемость простых углеродистых сталей

К счастью для большинства из нас, несвариваемые или плохо свариваемые материалы являются скорее исключением, чем правилом.Однако некоторые простые углеродистые стали могут иметь плохую свариваемость, поскольку с увеличением содержания углерода свариваемость снижается.

Коммерческая сталь

обычно классифицируется как обыкновенная углеродистая , низколегированная или высоколегированная . Обычные углеродистые стали могут быть дополнительно классифицированы как низкоуглеродистые — , средние — или высокие — углеродистые.

Большинство простых углеродистых сталей — это преимущественно железо с минимальным содержанием кремния, марганца, серы и фосфора.Они также обычно содержат менее 1 процента углерода. Да, некоторые другие сплавы и остаточные элементы могут иметь небольшое влияние на свариваемость, но по большей части на свариваемость простой углеродистой стали больше всего влияет содержание углерода.

Низкоуглеродистые стали обладают отличной свариваемостью; среднеуглеродистые стали обладают хорошей свариваемостью; а высокоуглеродистые стали плохо свариваются. Рассматривая свариваемость, помните, что это значит и что влияет на эту систему классификации.Речь идет о том, насколько широки процедурные ограничения, сколько у вас есть места, чтобы колебаться в пределах этих ограничений и при этом производить качественный сварной шов. Чем уже пределы, тем ниже свариваемость.

Также не путайте низкоуглеродистую сталь с низколегированной сталью . Низкое содержание углерода означает отличную свариваемость. С другой стороны, низколегированный сплав может иметь свариваемость от хорошей до отличной, а может и не иметь. Все зависит от добавленных сплавов.

В то время как большинство низколегированных сталей имеют менее 0.25 процентов углерода и часто менее 0,15 процента, в них действительно добавлены другие сплавы для повышения их прочности при комнатной температуре, а также множество других характеристик, таких как ударная вязкость и даже коррозионная стойкость.

Сплавы, которые чаще всего добавляют в низкоуглеродистые стали, — это никель, хром, молибден, марганец и кремний. Эти элементы также влияют на реакцию стали на термическую обработку и увеличивают ее склонность к растрескиванию во время или после сварки. Следовательно, обычно необходим процесс сварки с низким содержанием водорода, а также может потребоваться предварительный нагрев.Калькуляторы предварительного нагрева или уравнение, приведенное в журнале Metallurgy Matters, июль / август 2004 г., стр. 38, поможет вам определить, какие параметры требуются.

В следующий раз мы продолжим обсуждение низколегированных сталей и рассмотрим несколько конкретных коммерческих сплавов. В будущем мы рассмотрим испытания на свариваемость, а также кратко рассмотрим влияние пайки и пайки на металлургию.

.

Свариваемость — Повторная публикация в Википедии // WIKI 2

Свариваемость , также известная как свариваемость , ^[1] материала относится к его способности свариваться. Многие металлы и термопласты можно сваривать, но некоторые легче сваривать, чем другие (см. Реологическая свариваемость). Свариваемость материала используется для определения процесса сварки и сравнения качества окончательной сварки с другими материалами.

Свариваемость часто сложно определить количественно, поэтому большинство стандартов определяют ее качественно.Например, Международная организация по стандартизации (ISO) определяет свариваемость в стандарте ISO 581-1980 как: «Металлический материал считается восприимчивым к сварке в установленной степени с использованием данных процессов и для определенных целей, когда сварка обеспечивает целостность металла с помощью соответствующих технологических средств. процесс изготовления сварных деталей в соответствии с техническими требованиями в отношении их собственных качеств, а также их влияния на структуру, которую они образуют «. Другие сварочные организации определяют это аналогично. ^[2]

Энциклопедия YouTube

• ✪ Mod-08 Lec-01 Понимание свариваемости

• ✪ Испытание на вязкость в горячем состоянии Varestraint

• ✪ Мод-08 Лек-03 Свариваемость алюминиевых сплавов

Содержание

Стали

Для стали существует три основных режима разрушения, по которым можно измерить свариваемость: водородное образование холодных трещин , пластинчатый разрыв и отслаивание точечной сварки .Наиболее заметным из них является холодное растрескивание, вызванное водородом. ^[3]

Водородное образование холодных трещин

Свариваемость стали с точки зрения образования холодных водородных трещин обратно пропорциональна закаливаемости стали, которая измеряет легкость образования мартенсита во время термообработки. Закаливаемость стали зависит от ее химического состава, при этом большее количество углерода и других легирующих элементов приводит к более высокой прокаливаемости и, следовательно, к меньшей свариваемости.Чтобы иметь возможность судить о сплавах, состоящих из многих различных материалов, используется показатель, известный как эквивалентное содержание углерода, для сравнения относительной свариваемости различных сплавов путем сравнения их свойств с простой углеродистой сталью. Влияние на свариваемость таких элементов, как хром и ванадий, хотя и не такое большое, как углерод, более существенно, чем, например, медь и никель. По мере увеличения эквивалентного содержания углерода свариваемость сплава снижается. ^[4]

Высокопрочные низколегированные стали (HSLA) были разработаны специально для сварки в 1970-е годы, и эти, как правило, легко свариваемые материалы обладают хорошей прочностью, что делает их идеальными для многих сварочных работ. ^[5]

Нержавеющие стали из-за высокого содержания хрома, как правило, ведут себя иначе в отношении свариваемости, чем другие стали. Аустенитные марки нержавеющих сталей, как правило, являются наиболее свариваемыми, но они особенно чувствительны к деформации из-за высокого коэффициента теплового расширения. Некоторые сплавы этого типа также склонны к растрескиванию и пониженной коррозионной стойкости. Горячее растрескивание возможно, если количество феррита в сварном шве не контролируется — для облегчения проблемы используется электрод, который наносит металл шва, содержащий небольшое количество феррита.Другие типы нержавеющих сталей, такие как ферритные и мартенситные нержавеющие стали, не так легко свариваются, и их часто необходимо предварительно нагревать и сваривать специальными электродами. ^[6]

Пластинчатый разрыв

Пластинчатый разрыв — это тип отказа, который возникает только в стальном прокате, который был практически устранен с помощью более чистых сталей.

Очистка точечной сваркой

Чрезмерная закаливаемость, которая может возникнуть при точечной сварке стали HSLA, может быть проблемой.Эквивалентное содержание углерода можно использовать в качестве параметра для оценки склонности к отказу. ^[3]

Алюминий

Свариваемость алюминиевых сплавов значительно различается в зависимости от химического состава используемого сплава. Алюминиевые сплавы подвержены горячему растрескиванию, и для решения этой проблемы сварщики увеличивают скорость сварки, чтобы снизить тепловложение. Предварительный нагрев уменьшает температурный градиент в зоне сварного шва и, таким образом, помогает уменьшить образование горячих трещин, но он может снизить механические свойства основного материала и не должен использоваться, когда основной материал ограничен.Также можно изменить конструкцию соединения и выбрать более совместимый присадочный сплав, чтобы снизить вероятность горячего растрескивания. Перед сваркой алюминиевые сплавы также необходимо очистить, чтобы удалить все оксиды, масла и незакрепленные частицы с свариваемой поверхности. Это особенно важно из-за подверженности алюминиевого сварного шва пористости из-за водорода и окалины из-за кислорода. ^[7]

Факторы процесса

Хотя свариваемость в целом можно определить для различных материалов, некоторые сварочные процессы работают лучше для данного материала, чем другие.Даже в рамках определенного процесса качество сварного шва может сильно варьироваться в зависимости от таких параметров, как материал электрода, защитные газы, скорость сварки и скорость охлаждения. ^{[1] [8]}

Свариваемость технологическим процессом ^[1]

Материал	Дуговая сварка	Кислородно-ацетиленовая сварка	Электронно-лучевая сварка	Сварка сопротивлением	Пайка	Пайка	Клейкое склеивание
Чугун	С	R	N	S	D	N	С
Сталь углеродистая и низколегированная	R	R	С	R	R	D	С
Нержавеющая сталь	R	С	С	R	R	С	С
Алюминий и магний	С	С	С	С	С	S	R
Медь и медные сплавы	С	С	С	С	R	R	С
Никель и никелевые сплавы	R	С	С	R	R	С	С
Титан	С	N	С	С	D	S	С
Свинец и цинк	С	С	N	D	N	R	R
Термопласт †	N	N	N	N	N	N	С
Термореактивные элементы	N	N	N	N	N	N	С
Эластомеры	N	N	N	N	N	N	R
Керамика	N	S	С	N	N	N	R
Разнородные металлы	D	D	С	D	D / C	R	R
† Инструмент с подогревом = R; Горячий газ = R; Индукция = C Обозначение: C = Обычно выполняется; R = рекомендуется; D = сложно; S = редко; N = не используется

См. Также

Список литературы

1. ^ ^{a b c} Degarmo, Black & Kohser 2003, стр. «Руководство по сварке». вторник, 8 октября 2019 г.

Библиография

• Degarmo, E. Paul; Black, J T .; Козер, Рональд А. (2003), Материалы и процессы в производстве (9-е изд.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4 .
• Lincoln Electric (1994). Справочник по методике дуговой сварки. Кливленд: Линкольн Электрик. ISBN 99949-25-82-2.

Эта страница последний раз была отредактирована 7 октября 2019 в 20:01 .

сталь | Состав, свойства, типы, марки и факты

Основной металл: железо

Изучение производства и структурных форм железа от феррита и аустенита до легированной стали. Железная руда — один из самых распространенных элементов на Земле, и одно из основных ее применений — производство стали. В сочетании с углеродом железо полностью меняет свой характер и становится легированной сталью. Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видеоролики к этой статье

Основным компонентом стали является железо, металл, который в чистом виде не намного тверже меди.За исключением крайних случаев, железо в твердом состоянии, как и все другие металлы, является поликристаллическим, то есть состоит из множества кристаллов, которые соединяются друг с другом на своих границах. Кристалл — это упорядоченное расположение атомов, которое лучше всего можно представить как сферы, соприкасающиеся друг с другом. Они упорядочены в плоскостях, называемых решетками, которые определенным образом пронизывают друг друга. Для железа структуру решетки лучше всего представить в виде единичного куба с восемью атомами железа в углах. Для уникальности стали важна аллотропия железа, то есть его существование в двух кристаллических формах.В объемно-центрированной кубической структуре (ОЦК) в центре каждого куба находится дополнительный атом железа. В расположении гранецентрированного куба (ГЦК) есть еще один атом железа в центре каждой из шести граней единичного куба. Существенно, что стороны гранецентрированного куба или расстояния между соседними решетками в ГЦК-схеме примерно на 25 процентов больше, чем в ОЦК-схеме; это означает, что в структуре ГЦК больше места, чем в структуре скрытой копии, для хранения посторонних ( i.е., легирование 900 · 10) атомов в твердом растворе.

Железо имеет аллотропию ОЦК ниже 912 ° C (1674 ° F) и от 1394 ° C (2541 ° F) до точки плавления 1538 ° C (2800 ° F). Называемое ферритом, железо в его ОЦК-образовании также называется альфа-железом в более низком диапазоне температур и дельта-железом в зоне более высоких температур. Между 912 ° и 1394 ° C железо находится в порядке ГЦК, которое называется аустенитом или гамма-железом. Аллотропное поведение железа сохраняется, за некоторыми исключениями, в стали, даже когда сплав содержит значительные количества других элементов.

Существует также термин бета-железо, который относится не к механическим свойствам, а к сильным магнитным характеристикам железа. При температуре ниже 770 ° C (1420 ° F) железо является ферромагнитным; температуру, выше которой он теряет это свойство, часто называют точкой Кюри.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

В чистом виде железо мягкое и обычно не используется в качестве конструкционного материала; основной метод его упрочнения и превращения в сталь — добавление небольшого количества углерода.В твердой стали углерод обычно присутствует в двух формах. Либо он находится в твердом растворе в аустените и феррите, либо находится в виде карбида. Форма карбида может быть карбидом железа (Fe ₃ C, известный как цементит) или карбидом легирующего элемента, такого как титан. (С другой стороны, в сером чугуне углерод проявляется в виде хлопьев или кластеров графита из-за присутствия кремния, который подавляет образование карбидов.)

Влияние углерода лучше всего иллюстрируется диаграммой равновесия железо-углерод.Линия A-B-C представляет точки ликвидуса (, т.е. — температуры, при которых расплавленное железо начинает затвердевать), а линия H-J-E-C представляет точки солидуса (при которых затвердевание завершается). Линия A-B-C показывает, что температура затвердевания снижается по мере увеличения содержания углерода в расплаве железа. (Это объясняет, почему серый чугун, содержащий более 2 процентов углерода, обрабатывается при гораздо более низких температурах, чем сталь.) Расплавленная сталь, например, с содержанием углерода 0.77 процентов (показано вертикальной пунктирной линией на рисунке) начинают затвердевать при температуре около 1475 ° C (2660 ° F) и полностью затвердевают при температуре около 1400 ° C (2550 ° F). С этого момента все кристаллы железа находятся в аустенитном — , т. Е. ГЦК — расположении и содержат весь углерод в твердом растворе. При дальнейшем охлаждении происходит резкое изменение примерно при 727 ° C (1341 ° F), когда кристаллы аустенита превращаются в тонкую пластинчатую структуру, состоящую из чередующихся пластинок феррита и карбида железа.Эта микроструктура называется перлитом, а изменение называется эвтектоидным превращением. Перлит имеет твердость алмазной пирамиды (DPH) приблизительно 200 килограммов-сил на квадратный миллиметр (285 000 фунтов на квадратный дюйм), по сравнению с DPH 70 килограммов-сил на квадратный миллиметр для чистого железа. При охлаждении стали с более низким содержанием углерода (, например, 0,25 процента) получается микроструктура, содержащая около 50 процентов перлита и 50 процентов феррита; он мягче, чем перлит, с DPH около 130.Сталь с содержанием углерода более 0,77 процента, например 1,05 процента, содержит в своей микроструктуре перлит и цементит; он тверже перлита и может иметь DPH 250.

Диаграмма равновесия железо-углерод. Encyclopædia Britannica, Inc. .

Статья о свариваемости по The Free Dictionary

Высокопрочные стали показали умеренную свариваемость по сравнению с низкоуглеродистыми сталями. Компания заявляет, что, посетив steelnavigator.ovako.com, пользователи могут искать в растущей онлайн-базе данных более 200 сталей по стандартным, механическим свойствам, свариваемости и прокаливаемости, химическому составу и Низкое содержание углерода, хорошая свариваемость, более высокий предел текучести, предел прочности на растяжение Это лучшая коррозионная стойкость, лучшая общая и локальная коррозионная стойкость по сравнению с нержавеющей сталью 316, хорошая формуемость и свариваемость, повышенная стойкость к химическому воздействию кислот, более низкое содержание углерода приводит к устойчивость к сенсибилизации при сварке, немагнитный.Многие лабораторные исследования показали, что стали с высоким содержанием Nb обладают хорошей прочностью, ударной вязкостью и свариваемостью [6-9], и они широко использовались при производстве высокопрочных сварных стальных труб для Второго проекта газопровода с запада на восток. [4, 5] .al, 6] были исследованы свариваемость и микроструктура разнородных сварных швов аустенитной нержавеющей стали AISI 347 и низколегированной стали ASTM A335. «Мы изучили различные типы смол и измерили их ультразвуковую свариваемость в зависимости от цены, плотности и окрашиваемости. .Стальные материалы интенсивно используются в автомобильной промышленности из-за их свойств, таких как высокая прочность, формуемость, тонкая обработка, свариваемость, возможность нанесения покрытия для защиты от коррозии и ремонтопригодность [2, 3]. A5052 обладает отличными антикоррозионными свойствами, стойкостью к морской воде и свариваемостью, а также Используется в качестве материала для кораблей, автомобильных деталей, материалов для внутренней и внешней отделки. Эти разработки улучшили ударные свойства стали, а также ее свариваемость даже в полевых условиях и в условиях окружающей среды.Текст был реорганизован с расширением охвата основной металлургии и свариваемости черных и цветных металлов. Таким образом, теперь компания может предлагать бесшовные трубы традиционного размера в сварной форме, преимущества которых включают сокращение времени выполнения заказа. заказы клиентов и улучшенная сборка и свариваемость, что сокращает время и затраты на проект. .