Для сварочной проволоки, содержащей Si, Mn, S, P, Cr, Al, Ti, Mo, V и другие легирующие элементы.Влияние этих легирующих элементов на характеристики сварки описано ниже:
Кремний (Si)
Кремний является наиболее часто используемым раскисляющим элементом в сварочной проволоке, он может предотвратить связывание железа с окислением и может восстанавливать FeO в расплавленной ванне.Однако, если использовать только раскисление кремния, полученный SiO2 имеет высокую температуру плавления (около 1710 °C), а образующиеся частицы имеют малый размер, что затрудняет их всплывание из расплавленной ванны, что может легко вызвать шлаковые включения в расплаве. сварить металл.
Марганец (Mn)
Действие марганца аналогично действию кремния, но его способность к раскислению несколько хуже, чем у кремния.При использовании только раскисления марганца образующийся MnO имеет более высокую плотность (15,11 г/см3), и его нелегко всплыть из ванны расплава.Марганец, содержащийся в сварочной проволоке, помимо раскисления, также может соединяться с серой с образованием сульфида марганца (MnS) и удаляться (обессеривание), поэтому он может снизить склонность к образованию горячих трещин, вызванных серой.Поскольку для раскисления используются только кремний и марганец, трудно удалить продукты раскисления.Поэтому в настоящее время в основном используется совместное раскисление кремний-марганец, так что образующиеся SiO2 и MnO могут быть объединены в силикат (MnO·SiO2).MnO·SiO2 имеет низкую температуру плавления (около 1270°C) и низкую плотность (около 3,6 г/см3) и может конденсироваться в крупные куски шлака и всплывать в расплавленной ванне для достижения хорошего эффекта раскисления.Марганец также является важным легирующим элементом стали и важным элементом прокаливаемости, который оказывает большое влияние на ударную вязкость металла сварного шва.Когда содержание Mn составляет менее 0,05%, ударная вязкость металла сварного шва очень высока;при содержании Mn более 3% он очень хрупок;при содержании Mn 0,6-1,8% металл шва имеет более высокую прочность и ударную вязкость.
Сера (S)
Сера часто присутствует в стали в виде сульфида железа и распределяется по границам зерен в виде сетки, что значительно снижает ударную вязкость стали.Температура эвтектики железа с сульфидом железа низкая (985°С).Поэтому при горячей обработке, поскольку температура начала обработки обычно составляет 1150-1200°C, а эвтектика железа и сульфида железа расплавилась, что привело к растрескиванию во время обработки, это явление представляет собой так называемое «горячее охрупчивание серы». .Это свойство серы вызывает появление 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 усовершенствованной высококачественной сталью заключается в количестве серы и фосфора.Как упоминалось ранее, марганец обладает десульфурирующим действием, 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 действие серы.Поэтому выгодно поддерживать определенное количество марганца в стали.
Фосфор (Р)
Фосфор может быть полностью растворен в феррите стали.Его упрочняющее действие на сталь уступает только углероду, повышающему прочность и твердость стали.Фосфор позволяет улучшить коррозионную стойкость стали, при этом пластичность и ударная вязкость значительно снижаются.Особенно при низких температурах воздействие является более серьезным, что называется склонностью фосфора к холодному коленообразованию.Следовательно, это неблагоприятно для сварки и увеличивает чувствительность стали к трещинам.В качестве примеси содержание фосфора в стали также должно быть ограничено.
Хром (Cr)
Хром может увеличить 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 некоторое количество хрома [7].Хром является важным составным элементом аустенитной стали и ферритизирующим 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 склонность к горячему растрескиванию отсутствует.Поэтому, когда Cr/Ni = от 2,2 до 2,3 в обычной стали 18-8, легко получить карбиды хрома в легированной стали, что ухудшает теплопроводность легированной стали, и легко получить оксид хрома, что затрудняет сварку.
Алюминий (АИ)
Алюминий является одним из сильных раскислителей, поэтому использование алюминия в качестве раскислителя может не только производить меньше FeO, но и легко восстанавливать FeO, эффективно ингибировать химическую реакцию газообразного CO, образующегося в расплавленной ванне, и улучшать способность сопротивляться CO. поры.Кроме того, алюминий также может соединяться 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 существует в ванне расплава в твердом состоянии, что, вероятно, вызывает шлаковые включения в сварной шов.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 на разрыв металла сварного шва будут немного улучшены.
Титан (Ти)
Титан также является сильным раскисляющим элементом, а также может синтезировать TiN с азотом для фиксации азота и улучшения способности металла сварного шва сопротивляться порам азота.Если содержание Ti и B (бора) в структуре сварного шва соответствует требованиям, структуру сварного шва можно улучшить.
Молибден (Mo)
Молибден в легированной стали может улучшить прочность и твердость стали, измельчить зерна, предотвратить хрупкость при отпуске и тенденцию к перегреву, улучшить жаропрочность, сопротивление ползучести и долговечность, а когда содержание молибдена составляет менее 0,6%, он может улучшить пластичность, уменьшить склонность к растрескиванию и повышает ударную вязкость.Молибден способствует графитизации.Поэтому 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 ударную вязкость легированной стали и увеличивает склонность легированной стали к закалке.
Ванадий (V)
Ванадий может повышать прочность стали, измельчать зерна, уменьшать тенденцию к росту зерен и улучшать прокаливаемость.Ванадий является относительно сильным карбидообразующим элементом, и образующиеся карбиды стабильны при температуре ниже 650 °C.Эффект закалки временем.Карбиды ванадия обладают высокой температурной стабильностью, что может повысить твердость стали при высоких температурах.Ванадий может изменить распределение карбидов в стали, но ванадий легко образует тугоплавкие оксиды, что усложняет газовую сварку и газовую резку.Как правило, 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.
