Для сварочной проволоки, содержащей Si, Mn, S, P, Cr, Al, Ti, Mo, V и другие легирующие элементы. Влияние этих легирующих элементов на качество сварки описано ниже:
Кремний (Si)
Кремний является наиболее часто используемым раскисляющим элементом в сварочной проволоке. Он может предотвратить соединение железа с окислением и снизить содержание FeO в ванне расплава. Однако если использовать только раскисление кремния, то полученный SiO2 имеет высокую температуру плавления (около 1710°C), а полученные частицы имеют малый размер, что затрудняет их всплывание из расплавленной ванны, что может легко вызвать шлаковые включения в расплаве. сварной металл.
Марганец (Mn)
Действие марганца аналогично действию кремния, но его раскисляющая способность несколько хуже, чем у кремния. При использовании только раскисления марганца полученный MnO имеет более высокую плотность (15,11 г/см3), и его нелегко выплыть из расплавленной ванны. Марганец, содержащийся в сварочной проволоке, помимо раскисления, также может соединяться с серой с образованием сульфида марганца (MnS) и удаляться (обессеривание), что позволяет снизить склонность к образованию горячих трещин, вызванных серой. Поскольку для раскисления используются только кремний и марганец, удалить раскисленные продукты затруднительно. Поэтому в настоящее время чаще всего используется совместное раскисление кремний-марганца, чтобы образующиеся SiO2 и MnO могли быть объединены в силикат (MnO·SiO2). MnO·SiO2 имеет низкую температуру плавления (около 1270°C) и низкую плотность (около 3,6 г/см3), может конденсироваться в большие куски шлака и всплывать в ванне расплава, обеспечивая хороший эффект раскисления. Марганец также является важным легирующим элементом стали и важным элементом прокаливаемости, который оказывает большое влияние на вязкость металла сварного шва. Когда содержание Mn менее 0,05%, вязкость металла сварного шва очень высока; когда содержание Mn превышает 3%, он очень хрупкий; при содержании Mn 0,6-1,8% металл шва имеет более высокую прочность и вязкость.
Сера (S)
Сера часто присутствует в стали в форме сульфида железа и распределяется по границам зерен в виде сетки, что значительно снижает ударную вязкость стали. Эвтектическая температура железа плюс сульфида железа низкая (985°С). Таким образом, во время горячей обработки, поскольку температура начала обработки обычно составляет 1150-1200 ° C, а эвтектика железа и сульфида железа расплавляется, что приводит к растрескиванию во время обработки. Это явление представляет собой так называемое «горячее охрупчивание серы». . Это свойство серы приводит к образованию горячих трещин в стали во время сварки. Поэтому содержание серы в стали обычно строго контролируется. Основное различие между обычной углеродистой сталью, высококачественной углеродистой сталью и улучшенной высококачественной сталью заключается в количестве серы и фосфора. Как уже говорилось ранее, марганец оказывает обессеривающее действие, поскольку марганец может образовывать с серой сульфид марганца (MnS) с высокой температурой плавления (1600°С), который распределяется в зерне в гранулированном виде. При горячей обработке сульфид марганца обладает достаточной пластичностью, что исключает вредное воздействие серы. Поэтому выгодно поддерживать в стали определенное количество марганца.
Фосфор (Р)
Фосфор может быть полностью растворен в феррите стали. Его упрочняющее действие на сталь уступает только углероду, который повышает прочность и твердость стали. Фосфор может улучшить коррозионную стойкость стали, при этом пластичность и вязкость значительно снижаются. Особенно при низких температурах воздействие оказывается более серьезным, что называется тенденцией фосфора к холодному коленопреклонению. Следовательно, это неблагоприятно для сварки и повышает чувствительность стали к растрескиванию. В качестве примеси содержание фосфора в стали также должно быть ограничено.
Хром (Cr)
Хром может повысить прочность и твердость стали без снижения пластичности и ударной вязкости. Хром обладает высокой коррозионной стойкостью и кислотостойкостью, поэтому аустенитная нержавеющая сталь обычно содержит больше хрома (более 13%). Хром также обладает сильной стойкостью к окислению и термостойкостью. Поэтому хром также широко используется в жаропрочных сталях, таких как 12CrMo, 15CrMo, 5CrMo и так далее. Сталь содержит определенное количество хрома [7]. Хром является важным составляющим элементом аустенитной стали и ферритирующим элементом, который может улучшить стойкость к окислению и механические свойства легированной стали при высоких температурах. В аустенитной нержавеющей стали при общем количестве хрома и никеля 40% при соотношении Cr/Ni = 1 наблюдается склонность к горячему растрескиванию; при Cr/Ni = 2,7 тенденция к горячему растрескиванию отсутствует. Следовательно, когда Cr/Ni = от 2,2 до 2,3 в обычной стали 18-8, хром легко образует карбиды в легированной стали, что ухудшает теплопроводность легированной стали, а оксид хрома легко получить, что затрудняет сварку.
Алюминий (ИИ)
Алюминий является одним из сильных раскисляющих элементов, поэтому использование алюминия в качестве раскислителя позволяет не только производить меньше FeO, но и легко восстанавливать FeO, эффективно подавлять химическую реакцию газообразного CO, образующегося в ванне расплава, и улучшать способность противостоять CO. поры. Кроме того, алюминий также может сочетаться с азотом для фиксации азота, поэтому он также может уменьшать поры азота. Однако при раскислении алюминия образующийся Al2O3 имеет высокую температуру плавления (около 2050°С), и находится в ванне расплава в твердом состоянии, что, вероятно, является причиной шлаковых включений в сварном шве. В то же время сварочная проволока, содержащая алюминий, легко вызывает разбрызгивание, а высокое содержание алюминия также снижает стойкость металла сварного шва к термическому растрескиванию, поэтому содержание алюминия в сварочной проволоке должно строго контролироваться и не должно быть слишком высоким. много. Если содержание алюминия в сварочной проволоке контролируется должным образом, твердость, предел текучести и предел прочности металла сварного шва будут немного улучшены.
Титан (Ti)
Титан также является сильным раскисляющим элементом и может также синтезировать TiN с азотом для фиксации азота и улучшения способности металла сварного шва противостоять порам азота. Если содержание Ti и B (бора) в структуре сварного шва является подходящим, структуру сварного шва можно улучшить.
Молибден (Мо)
Молибден в легированной стали может улучшить прочность и твердость стали, измельчить зерна, предотвратить отпускную хрупкость и склонность к перегреву, улучшить жаропрочность, предел ползучести и долговечность, а когда содержание молибдена составляет менее 0,6%, он может улучшить пластичность, снижает склонность к растрескиванию и повышает ударную вязкость. Молибден имеет тенденцию способствовать графитизации. Таким образом, обычная молибденсодержащая жаропрочная сталь, такая как 16Mo, 12CrMo, 15CrMo и т. д., содержит около 0,5% молибдена. Когда содержание молибдена в легированной стали составляет 0,6-1,0%, молибден снижает пластичность и вязкость легированной стали и увеличивает склонность легированной стали к закалке.
Ванадий (V)
Ванадий может повысить прочность стали, измельчить зерна, уменьшить тенденцию к росту зерен и улучшить прокаливаемость. Ванадий является относительно сильным карбидообразующим элементом, а образующиеся карбиды стабильны при температуре ниже 650 ° C. Эффект отверждения во времени. Карбиды ванадия обладают высокой температурной стабильностью, что может улучшить высокотемпературную твердость стали. Ванадий может изменять распределение карбидов в стали, но ванадий легко образует тугоплавкие оксиды, что увеличивает трудность газовой сварки и газовой резки. Обычно, когда содержание ванадия в сварном шве составляет около 0,11%, он может играть роль в фиксации азота, превращая невыгодное в благоприятное.
Время публикации: 22 марта 2023 г.
