Состав, структура, свойства и применение углеродных и легированных закаливаемых сталей

Состав сталей:

· Повышенное содержание углерода (до 0.43%).

· Многокомпонентное легирование (микролегирование): Cr, Si, Ni, Mo, W, V, Mn

· Ограниченное количество S и Р (S,Р < 0.003...0.008%)

СТ 4, СТ 5,СТ 6 (С > 0.24%)

Сталь: 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 (С = (0.25...0.65)%)

Среднеуглеродистые и высоковуглеродистые Стали (С = (0.18...0.40)%):

низколегированные (содержание легирующих элементов к 2.5(5)%):

35Х, 40Х, 35Г2, 40Г2, 50Г2, 30ХГТ, 30ХГНА, 20Г, 20ХМ, 14Х2ГМР, 30ХМА, 38ХМЮА, 25Х1Г1Ф...

середнелегированные (содержание легирующих элементов 2.5(5)...10%):

28Х3СНМВФА, 43Х3СНМВФА, 30ХН2МФА...

Структура сталей: мартенсит, бейнит - закаливаемые стали

По прочности стали классифицируют:

1) Повышенной прочности δв=600…900МПа

2) Средней прочности δв=900…1300МПа

3) Высокой прочности δв=1300…2400МПа

Рассмотренные стали используют для изготовления различных изделий в машиностроении , сосудов высокого давления и других ответственных конструкций.

Способность к свариванию

Поры.

В среднеуглеродистых и высоковуглеродистых сталях возможно образование пор за счет выгорания углерода. Поры также вызывают газы N2 и Н2. (см. “ Свариваемостьн/у сталей ”).

Горячие трещины.

Горячие трещины могут образовываться из-за повышенного содержания углерода.

Способность материала к образованию горячих трещин можно определить по формуле:

Если HCR < 0.0016 – горячие трещины возникать не будут.

Ограничение тока и скорости сварки уменьшает вероятность образования горячих трещин.

Холодные трещины.

Холодные трещины это основная проблема при сваривании этой группы сталей. Чаще всего они образовываются в околошовній зоне.

Холодные трещины образовываются постепенно (на протяжении 2...3 суток) при .

Причины образования холодных трещин:

· Наличие основной мартенситной структуры;

· Наличие остаточных напряжений;

· Наличие водорода.

Наличие диффузного водорода в зоне термического влияния вызывает появление напряжений ІІ рода и для закаливаемой структуры с низкими свойствами пластичности может вызвать появление холодных трещин. Способность стали к закаливанию обычно оценивают эквивалентом углерода. Для расчета эквивалента углерода Сэкв используют эмпирические уравнения, которые получают экспериментально по оценке глубины закаливания:

Но данный метод не дает точных результатов, поскольку не учитывается много факторов (толщина стали, тип соединения, режим сварки и др.).

Для сталей предрасположенных к закаливанию борьба с насыщением сварного шва водородом одна из основных задач получения качественных сварных соединений.

Среди методов снижения количества водорода в металле шва выделяют:

· технологические - обеспечивают снижение влажности основных и сварочных материалов и уменьшение загрязненности органическими веществами;

· металлургические - обеспечивают связывание водорода в нерастворимые в металле шва соединения.

(H+F ® HF­; Н+О ® ОН­).

Также нужно использовать сварочные материалы, которые дают малое количество водорода в шве (например электроды с основным покрытием - до 10мл/100гр. Н2 в металле шва).

Предварительное подогревание позволяет уменьшить скорость охлаждения в зоне термического влияния и избежать мартенситной структуры, тем самым избежать холодных трещин.