Высокоуглеродистая сталь относится к углеродистой стали с w(C) выше 0,6%, которая имеет большую склонность к закалке, чем среднеуглеродистая сталь, и образует высокоуглеродистый мартенсит, который более чувствителен к образованию холодных трещин.В то же время мартенситная структура, образующаяся в околошовной зоне сварки, является твердой и хрупкой, что приводит к значительному снижению пластичности и вязкости соединения.Таким образом, свариваемость высокоуглеродистой стали довольно плохая, и для обеспечения работоспособности соединения необходимо применять специальный процесс сварки..Поэтому в сварных конструкциях его вообще применяют редко.Высокоуглеродистая сталь в основном используется для изготовления деталей машин, требующих высокой твердости и износостойкости, таких как валы, крупные шестерни и муфты.В целях экономии стали и упрощения технологии обработки эти детали машин часто комбинируют сварными конструкциями.Сварка деталей из высокоуглеродистых сталей встречается и в тяжелом машиностроении.При разработке процесса сварки сварных изделий из высокоуглеродистой стали следует всесторонне проанализировать все виды возможных дефектов сварки и принять соответствующие меры в процессе сварки.
1. Свариваемость высокоуглеродистой стали.
1.1 Метод сварки
Высокоуглеродистую сталь применяют в основном в конструкциях с высокой твердостью и высокой износостойкостью, поэтому основными методами сварки являются электродуговая сварка, пайка твердым припоем и сварка под флюсом.
1.2 Сварочные материалы
Сварка высокоуглеродистой стали обычно не требует одинаковой прочности соединения и основного металла.Для электродуговой сварки обычно выбираются электроды с низким содержанием водорода, высокой способностью к десульфурации, низким содержанием диффузионного водорода в наплавленном металле и хорошей ударной вязкостью.Когда требуется прочность металла шва и основного металла, следует выбирать низководородный электрод соответствующего уровня;когда прочность металла шва и основного металла не требуется, следует выбирать низководородный электрод с уровнем прочности ниже, чем у основного металла.Электрод с более высоким уровнем прочности, чем основной металл, выбрать нельзя.Если при сварке не допускается предварительный нагрев основного металла, то для предотвращения холодных трещин в зоне термического влияния можно использовать аустенитные электроды из нержавеющей стали для получения аустенитной структуры с хорошей пластичностью и сильной трещиностойкостью.
1.3 Подготовка паза
Чтобы ограничить массовую долю углерода в металле сварного шва, следует уменьшить коэффициент плавления, поэтому при сварке обычно используют U-образные или V-образные канавки, при этом следует тщательно очищать канавку и масляные пятна и ржавчина в пределах 20 мм с обеих сторон канавки.
1.4 Предварительный подогрев
При сварке электродами из конструкционной стали ее необходимо предварительно нагреть перед сваркой, а температуру предварительного нагрева следует контролировать в пределах от 250°C до 350°C.
1.5 Межслойная обработка
При многослойной многопроходной сварке при первом проходе используются электроды малого диаметра и слаботочная сварка.Обычно заготовку помещают в полувертикальную сварку или сварочный стержень поворачивается вбок, так что вся зона термического воздействия основного металла нагревается за короткое время для достижения эффекта предварительного нагрева и сохранения тепла.
1.6 Термическая обработка после сварки
Сразу после сварки заготовку помещают в нагревательную печь и проводят термоконсервацию при температуре 650°С для снятия напряжений отжигом.
2. Дефекты сварки высокоуглеродистых сталей и меры их предотвращения.
Из-за высокой склонности высокоуглеродистой стали к закалке во время сварки часто возникают горячие и холодные трещины.
2.1 Меры профилактики термических трещин
1) Контролируйте химический состав сварного шва, строго контролируйте содержание серы и фосфора и соответствующим образом увеличивайте содержание марганца, чтобы улучшить структуру сварного шва и уменьшить сегрегацию.
2) Контролируйте форму поперечного сечения сварного шва, соотношение ширины и глубины должно быть немного больше, чтобы избежать расслоения в центре сварного шва.
3) Для сварных изделий высокой жесткости следует выбирать соответствующие параметры сварки, соответствующую последовательность и направление сварки.
4) При необходимости примите меры по предварительному нагреву и медленному охлаждению, чтобы предотвратить возникновение термических трещин.
5) Увеличьте щелочность электрода или флюса, чтобы уменьшить содержание примесей в сварном шве и улучшить степень сегрегации.
2.2 Меры профилактики холодных трещин.
1) Предварительный нагрев перед сваркой и медленное охлаждение после сварки позволяют не только снизить твердость и хрупкость зоны термического влияния, но и ускорить диффузию водорода наружу в сварном шве.
2) Выберите соответствующие меры сварки.
3) Принять соответствующие последовательности сборки и сварки, чтобы уменьшить удерживающее напряжение сварных соединений и улучшить напряженное состояние сварных деталей.
3. Заключение
Из-за высокого содержания углерода, высокой прокаливаемости и плохой свариваемости высокоуглеродистой стали во время сварки легко получить высокоуглеродистую мартенситную структуру, а также легко образовать сварочные трещины.Поэтому при сварке высокоуглеродистой стали процесс сварки следует выбирать разумно.И вовремя принять соответствующие меры для уменьшения возникновения сварочных трещин и улучшения характеристик сварных соединений.
Время публикации: 18 июля 2023 г.