Понятие свариваемости и критерии свариваемости стали.

Классификация сталей

Порядок проведения лабораторной работы:

Студенты изучают теоретический материал и делают опорный конспект. После этого они защищают свою работу отвечая на контрольные вопросы преподавателю (мастеру).

Сталь — это сплав железа с углеродом (до 2% углерода).

низколегированных конструкционных сталей.

Первое разделение – по поведению стали в расплавленном виде при добавлении специальных добавок - веществ раскислителей. Это обычно кремний, марганец и алюминий. Их добавляют, чтобы выжечь из стали лишний углерод, и убрать из не вредные примеси – серу и фосфор.

По степени стали раскисления разделяют:

Кипящая сталь (кп — кипящая), содержащая кремния (Si) не более 0,07%, получается при неполном раскислении металла марганцем. Сталь характеризуется резко выраженной неравномерностью распределения вредных примесей (серы и фосфора) по толщине проката. Местная повышенная концентрация серы может привести к образованию кристаллизационных трещин в шве и околошовной зоне. Кипящая сталь склонна к старению в околошовной зоне и переходу в хрупкое состояние при отрицательных температурах.

Спокойная сталь (сп- спокойная)  получается при раскислении марганцем, алюминием и кремнием, и содержит кремния (Si) не менее 0,12%; сера и фосфор распределены в ней более равномерно, чем в кипящей стали. Эта сталь менее склонна к старению и отличается меньшей реакцией на сварочный нагрев.

Полуспокойная сталь (пк – полукипящая) по склонности к старению занимает промежуточное место между кипящей и спокойной сталью. Полуспокойные стали с номерами марок 1—5 выплавляют с нормальным и с повышенным содержанием марганца, примерно до 1%. В последнем случае после номера марки ставят букву Г (например, БСтЗГпс).

Следующая градация сталей идет по количеству углерода, содержащегося в ней.

Стали подразделяют на низкоуглеродистые (0.025%- 0.25% углерода, среднеуглеродистые (0.25%-0.55%   углерода), и высокоуглеродистые (больше 0.55% углерода).

Легирующие добавки.

Для получения сталей с особыми свойствами (жаропрочность, твердость, химическая стойкость и т.п.) к стали добавляют легирующие элементы. В зависимости от количества добавляемых элементов различают:

  Нелегированные стали (0% легирующих элементов);

Низколегированные стали (до 2.5% легирующих элементов);

Среднелированные стали (2.5-10% легирующих элементов);

Высоколегированные стали (более 10% легирующих элементов).

 

 Наконец, стали разделяют по качеству.

Качество определяется процентным содержанием серы и фосфора.

Обыкновенного качества (S – менее 0.6%, P - менее 0.7%)

Качественные (S – менее 0.04%, P - менее 0.025%);

Высококачественные (S – менее 0.025%, P - менее 0.025%);

Особовысококачественные (S – менее 0.015%, P - менее 0.025%).

Стали углеродистые обыкновенного качества подразделяются на три группы:

• группа А — по механическим свойствам;
• группа Б — по химическому составу;
• группа В — по механическим свойствам и химическому составу.

Изготавливают стали следующих марок:

• группа А — Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6;
• группа Б — БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6;
• группа В — ВСт0, ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.

Стали группы А не применяются для изготовления сварных конструкций. Стали группы Б делятся на две категории. Для сталей первой категории регламентировано содержание углерода, кремния марганца и ограничено максимальное содержание серы, фосфора, азота и мышьяка; для сталей второй категории ограничено также максимальное содержание хрома, никеля и меди.

Стали группы В делятся на шесть категорий. Полное обозначение стали включает марку, степень раскисления и номер категории. Например, ВСтЗГпс5 обозначает следующее: сталь группы В, марка СтЗГ, полуспокойная, 5-й категории. Состав сталей группы В такой же, как сталей соответствующих марок группы Б, 2-й категории. Стали ВСт1, ВСт2, ВСтЗ всех категорий и степеней раскисления выпускаются с гарантированной свариваемостью. Стали БСт1, БСт2, БСтЗ поставляют с гарантией свариваемости по требованию заказчика.

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.

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.

Понятие свариваемости

Под свариваемостью понимается способность стали (сплава) подвергаться воздействию термического цикла сварки без существенного ухудшения механических свойств и без образования трещин.

Все низкоуглеродистые стали хорошо свариваются существующими способами сварки плавлением. Обеспечение равно прочности сварного соединения не вызывает затруднений. Швы имеют удовлетворительную стойкость против образования кристаллизационных трещин. Это обусловлено низким содержанием углерода. Однако в сталях, содержащих углерод по верхнему пределу, вероятность возникновения холодных трещин повышается, особенно с ростом скорости охлаждения (повышение толщины металла, сварка при отрицательных температурах, сварка швами малого сечения и др.). В этих условиях, для предупреждения появления трещин, применяют предварительный подогрев до 120—200 °C.

Контрольные вопросы к лабораторной работе №4 МДК02.01.:

Каких видов бывают стали?