Свариваемость металлов

Свариваемость – технологическая характеристика металла, определяющая возможность его использования для сварных металлоконструкций.

Чаще всего понятие свариваемости связывают с возможностью появления трещин во время сварки в металле шва и зоне термического влияния.

Если трещины не образуются, свариваемость считается хорошей, если появляются трещины и для их предупреждения требуются специальные технологические приемы, то свариваемость считается неудовлетворительной.

Трещины, образующиеся при сварке, можно разделить на два типа:

- горячие и

- холодные.

Образование горячих или кристаллизационных трещин происходит при температуре около 1000°С и обычно связано с повышенным содержанием серы, которая придает стали красноломкость.

Процесс сварки сопровождается неравномерным нагревом металла, его плавлением и кристаллизацией. Эти процессы вызывают появление внутренних напряжений, и ослабленный красноломкостью металл разрушается с образованием трещин. С целью уменьшения вероятности образования горячих трещин материалом стержней электродов, как правило, служит качественная или высококачественная сталь с содержанием серы менее 0,03%.

Появление холодных трещин связано с образованием в сварном соединении закалочной структуры мартенсита, что сопровождается увеличением объема металла и появлением растягивающих напряжений в участках металла, не претерпевших структурных изменений.

Наибольшее влияние на закаливаемость сталей, а, следовательно, и способность к образованию холодных трещин оказывает углерод.

По склонности к образованию холодных трещин, в зависимости от содержания углерода, углеродистые стали подразделяются на:

- хорошо свариваемые с содержанием ;

- удовлетворительно свариваемые, с содержанием ;

- ограниченно свариваемые, с содержанием ;

- плохо свариваемые, с содержанием .

Все строительные углеродистые стали содержат углерода менее 0,25% и при сварке в любых условиях, в том числе и при отрицательных температурах, не склонны к образованию трещин.

При большем содержании углерода, с целью предупреждения образования трещин, наиболее часто применяют предварительный нагрев свариваемых соединений, что обеспечивает меньшую скорость охлаждения и предупреждает образование мартенсита.

В низколегированных строительных сталях кроме углерода содержатся легирующие элементы, влияющие на склонность к образованию трещин в той или иной степени.

Поэтому для оценки свариваемости низколегированных конструкционных сталей введено понятие эквивалентного содержания углерода, учитывающего суммарное влияние всех элементов, включая и углерод. Оно рассчитывается по формуле:

; (12.1)

Содержание легирующего элемента берется как среднее значение данных сертификата на сталь или при их отсутствии как среднее значение данных ГОСТ на данную марку стали.

Стали, у который меньше 0,45% считаются не склонными к образованию холодных трещин, т.е. хорошо свариваемыми. При стали становятся склонными к образованию трещин и при сварке требуют специальных приемов, предотвращающих образование трещин.

Свариваемость стали по содержанию углерода с учетов суммы содержания других элементов (Mn, Si, Cr, Ni и др.) приведена в табл. 12.1.

Таблица 12.1 – Свариваемость стали в зависимости от отношения суммы легирующих элементов к содержанию углерода

Классификация свариваемости наиболее распространенных конструкционных и теплостойких сталей приведена в табл. 11.2.

Таблица 12.2 – Сводные данные о свариваемости сталей

Группа стали по свариваемости	Марка стали	Условия сварки
Хорошо свариваемая	Ст.1, Ст.2, Ст.3, Ст.4, 08, 10, 15, 20, 25, БСт.3, БСт.4, 15Г, 15Х, 20ХГ	Сварка возможна в любых температурных условиях без предварительного подогрева и последующей термообработки, при любых толщинах, конфигурации и жесткости конструкции В низколегированных сталях при содержании углерода свыше 0,16%, толщине более 25 мм и большой жесткости рекомендуется предварительный подогрев до
Удовлетворительно свариваемая	Ст.5, БСт5, 30.,35, 12ЧН2, 3Х, 30ХМ, 12Х2Н4А, 27СГ	Сварка возможна только при положительных температурах (не ниже ). Для изделий из металла большой толщины при жесткой конструкции необходим предварительный подогрев до температуры
Ограниченно свариваемая	Ст.5, Ст.6, Ст.7, 40, 45, 50, 20ХН3А, 20ХГС, 30Х, 40Х, 35СГ, 30ХГС	Необходим подогрев до температуры . Желателен высокий отпуск при . Для изделий с большой жесткостью необходим общий нагрев перед сваркой до . Обязателен высокий отпуск. Для ответственных изделий рекомендуется термическая обработка
Плохо свариваемые	55, 60, 65, 70, 80, 85, 45Г, 50Г, 60Г, инструментальные стали, 30ХН3А, 33ХС, 50ХН	Необходим общий нагрев до , поддержание этой температуры в процессе сварки, последующая термическая обработка в соответствии с маркой стали