Высокоуглеродистая сталь — это углеродистая сталь с содержанием w(C) выше 0,6%. Она имеет большую склонность к закалке, чем среднеуглеродистая сталь, и образует высокоуглеродистый мартенсит, который более чувствителен к образованию холодных трещин. В то же время мартенситная структура, образующаяся в зоне термического влияния сварки, является твердой и хрупкой, что приводит к значительному снижению пластичности и вязкости соединения. Таким образом, свариваемость высокоуглеродистой стали довольно плохая, и для обеспечения работоспособности соединения необходимо применять специальные процессы сварки. . Поэтому в сварных конструкциях его вообще применяют редко. Высокоуглеродистая сталь в основном используется для изготовления деталей машин, требующих высокой твердости и износостойкости, таких как вращающиеся валы, крупные шестерни и муфты [1]. В целях экономии стали и упрощения технологии обработки эти детали машин часто комбинируют сварными конструкциями. В тяжелом машиностроении также встречаются проблемы сварки деталей из высокоуглеродистой стали. При разработке процесса сварки сварных изделий из высокоуглеродистых сталей следует всесторонне анализировать различные возможные дефекты сварки и принимать соответствующие технологические меры сварки.
Сварочное оборудование Xinfa отличается высоким качеством и низкой ценой. Для получения более подробной информации посетите: Производители сварочных и режущих устройств – Китайские фабрики и поставщики сварочных и режущих устройств (xinfatools.com)
1 Свариваемость высокоуглеродистой стали
1.1 Метод сварки
Высокоуглеродистую сталь в основном применяют для конструкций с высокой твердостью и высокой износостойкостью, поэтому основными методами сварки являются электродуговая сварка, пайка и сварка под флюсом.
1.2 Сварочные материалы
Сварка высокоуглеродистой стали обычно не требует одинаковой прочности соединения и основного металла. При дуговой сварке обычно используются электроды с низким содержанием водорода, высокой способностью к удалению серы, низким содержанием диффузионного водорода в наплавленном металле и хорошей ударной вязкостью. Когда требуется, чтобы прочность металла шва и основного металла была одинаковой, следует выбирать низководородную сварочную проволоку соответствующей марки; когда прочность металла шва и основного металла не требуется, следует выбирать низководородный сварочный пруток с уровнем прочности ниже, чем у основного металла. Помните, что нельзя выбирать сварочные стержни с более высоким уровнем прочности, чем основной металл. Если при сварке не допускается предварительный нагрев основного металла, то для предотвращения холодных трещин в зоне термического влияния можно использовать аустенитные электроды из нержавеющей стали для получения аустенитной структуры с хорошей пластичностью и сильной трещиностойкостью.
1.3 Подготовка фаски
Чтобы ограничить массовую долю углерода в металле сварного шва, коэффициент плавления следует уменьшить, поэтому при сварке обычно используют U-образные или V-образные канавки, при этом следует уделять внимание очистке канавок и масляных пятен. ржавчина и т. д. в пределах 20 мм с обеих сторон паза.
1.4 Предварительный подогрев
При сварке электродами из конструкционной стали ее необходимо предварительно нагреть перед сваркой, а температура предварительного нагрева контролируется в пределах от 250°C до 350°C.
1.5 Межслойная обработка
При сварке нескольких слоев и нескольких проходов для первого прохода используется электрод малого диаметра и малый ток. Обычно заготовку помещают в полувертикальную сварку или сварочный стержень поворачивается вбок, так что вся зона термического воздействия основного металла нагревается за короткое время для получения эффектов предварительного нагрева и сохранения тепла.
1.6 Термическая обработка после сварки
Сразу после сварки заготовку помещают в нагревательную печь и выдерживают при температуре 650°С для снятия напряжений отжигом [3].
2 Дефекты сварки высокоуглеродистых сталей и меры профилактики
Поскольку высокоуглеродистая сталь имеет сильную тенденцию к затвердеванию, во время сварки могут возникать горячие и холодные трещины.
2.1 Меры профилактики термических трещин
1) Контролируйте химический состав сварного шва, строго контролируйте содержание серы и фосфора и соответствующим образом увеличивайте содержание марганца, чтобы улучшить структуру сварного шва и уменьшить сегрегацию.
2) Контролируйте форму поперечного сечения сварного шва и немного увеличьте соотношение ширины и глубины, чтобы избежать расслоения в центре сварного шва.
3) Для жестких сварных конструкций следует выбирать соответствующие параметры сварки, соответствующую последовательность и направление сварки.
4) При необходимости примите меры по предварительному нагреву и медленному охлаждению, чтобы предотвратить возникновение термических трещин.
5) Увеличьте щелочность сварочного стержня или флюса, чтобы уменьшить содержание примесей в сварном шве и улучшить степень сегрегации.
2.2 Меры профилактики холодных трещин[4]
1) Предварительный нагрев перед сваркой и медленное охлаждение после сварки позволяют не только снизить твердость и хрупкость зоны термического влияния, но и ускорить диффузию водорода наружу в сварном шве.
2) Выберите соответствующие меры сварки.
3) Примите соответствующие последовательности сборки и сварки, чтобы уменьшить удерживающее напряжение сварного соединения и улучшить напряженное состояние сварного соединения.
4) Выберите подходящие сварочные материалы, высушите электроды и флюс перед сваркой и держите их готовыми к использованию.
5) Перед сваркой необходимо тщательно удалить воду, ржавчину и другие загрязнения с основной поверхности металла вокруг разделки, чтобы уменьшить содержание диффузионного водорода в сварном шве.
6) Обработку дегидрированием следует проводить непосредственно перед сваркой, чтобы обеспечить полный выход водорода из сварного соединения.
7) Отжиг для снятия напряжений следует проводить сразу после сварки, чтобы способствовать диффузии водорода в сварном шве.
3 Заключение
Из-за высокого содержания углерода, высокой прокаливаемости и плохой свариваемости высокоуглеродистой стали во время сварки легко образуется высокоуглеродистая мартенситная структура и сварочные трещины. Поэтому при сварке высокоуглеродистой стали процесс сварки необходимо выбирать разумно. И своевременно принять соответствующие меры для уменьшения возникновения сварочных трещин и улучшения характеристик сварных соединений.
Время публикации: 27 мая 2024 г.
