0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Материалы для сварки 10хснд

Особенности сварки разных видов низколегированной стали. Лучший способ сварки, его технология

Легированная сталь содержит специальные легированные элементы, служащие для обеспечения материалу заданных свойств, и до 0.5% углерода. В зависимости от процентного состава легированных компонентов легированные стали делятся на виды:

Маркируют стали буквами (название легирующего элемента) и цифрами (среднее процентное содержание). Цифра за буквой не ставится, если содержание компонента менее 1%.

Виды низколегированной стали

Конструкционные низколегированные стали классифицируются:

Типы низкоуглеродистых сталей представлены в таблице.

Среднеуглеродистые марки (35ХМ, 18Г2АФ, 17ГС) содержат более 0.25% углерода и применяются после проведения термообработки.

Теплоустойчивые металлы при работе в районе высоких температур имеют повышенную прочность. Находят применение в изготовлении металлических элементов энергетических устройств.

Ввиду более высокой прочности низколегированных сталей (по сравнению с углеродистыми конструкционными) их применение при производстве сварных конструкций снижает вес и экономит металл.

Благодаря этим свойствам, материалы применяют в вагоно- и судостроении, строительстве и других областях промышленности.

Особенности процесса

Низколегированная сталь – материал, относящийся к группе удовлетворительно свариваемых металлов, которые соединяются почти всеми видами сварки.

  • одинаковая прочность шва;
  • получение требуемой формы;
  • отсутствие дефектов.

Сварка низколегированной стали выполняется труднее низкоуглеродистой конструкционной. Она более чувствительна к тепловым воздействиям. Следует учитывать, что содержание в материале более 0.25% углерода может привести к формированию закалочных структур и трещин в шве, а выгорание углерода – к образованию пор.

Во избежание формирования закалочных мартенситных структур деталь подогревают, применяют многослойную сварку с соблюдением между наложением слоев металла в шов минимального интервала времени. Материал покрытых электродов выбирается с низким содержанием фосфора, углерода и серы. Это способствует увеличению стойкости шва против кристаллизационных трещин.

Соединение хромокремнемарганцовистых сталей

Этот тип низколегированных сталей также носит название хромансиль. В состав входит углерода 0.17-0.4%, марганца 0.8-1.1%, кремния и хрома – 0.9-1.2%. Материал недорогой, имеет хорошую упругость и прочность, выдерживает вибрацию. Недостаток – плохая теплоустойчивость.

При проведении газовой сварки хром и кремний частично выгорают, что приводит к формированию оксидов, шлаков и непроваров в соединении. Чтобы избежать окисления легирующих добавок, работа выполняется нормальным пламенем, мощность которого подбирается из соотношения 75-100 дм 3 /ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого материала. Марки присадочной проволоки:

  • низкоуглеродистая Св-08 или Св-08А – для неответственных конструкций;
  • легированная Св-19ХМА, Св-13ХМА, Св-10ХГС, Св-18ХГСА – для соединения ответственных объектов.

Рабочий процесс ведется в один слой без перерывов. Пламя горелки на одном месте не задерживается во избежание перегрева металла сварочной ванны. Чтобы свести к минимуму коробление, шов формируется от середины к краям и обратно. Во избежание трещин свариваемый элемент охлаждают медленно.

Ответственные детали закаляют при температуре 500-650°С, с выдержкой и последующим нагревом до 880°С. Охлаждают в масле. Затем отпускают с нагревом до 400-600° и охлаждением в горячей воде.

Сварка конструкционных низколегированных сталей

  • углерода до 0.2%;
  • легирующих компонентов – до 2-3%.

Механические свойства этих металлов выше, чем низкоуглеродистых. Содержание кремния в пределах 1-1.1% способствует улучшению прочности и упругости материала. При его повышении в сварном шве увеличивается количество неметаллических включений, что затрудняет сварочный процесс. Марганец от 1.6 до 1.8%, усиливает способность материала к закалке, но технологически усложняет процесс работы. Повышенное содержание молибдена, хрома, ванадия негативно влияет на свариваемость.

Стали, склонные к закалке, сваривают:

  • на мягком режиме без термообработки (или в печи);
  • на жестком режиме с термообработкой в точечной машине.
Читать еще:  Бронирование окон пленкой своими руками

Сила тока при работе с низколегированными материалами рекомендуется на 10-15% ниже, чем при сварке малоуглеродистой стали. Давление на электроды – выше на 10-50%.

Сварка производится теми же методами, что и низкоуглеродистой стали – дуговым, газовым и контактным. Ручная сварка выполняется электродами типа Э-50А, которые обеспечат шов с механическими свойствами, аналогичными основному металлу.

Соединение сталей 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д

Отличительным качеством марок низколегированных низкоуглеродистых сталей 09Г2С и 10Г2С1 является отсутствие склонности к перегреву и образованию закалочных структур. Работа проводится при любом тепловом режиме с соблюдением технологии процесса для низкоуглеродистых сталей. Обеспечение равнопрочности сварного шва достигается электродами Э50А, Э46А. Прочность и твердость околошовной зоны такая же, как у основного металла.

Марка 10Г2С1Д является низколегированной конструкционной сталью для сварных изделий. При сварке без ограничений процесс выполняется без подогрева и термообработки. Ограниченная свариваемость стали требует подогрева до 100-120° и термообработки. Трудносвариваемый материал требует дополнительных действий: подогрева при сварке до 200-300° и отжига после сварки.

Лучший способ сварки низколегированной стали

Наиболее приемлемым способом сварки низколегированной стали является ручная дуговая сварка. Методика процесса подобна сварке низкоуглеродистых сталей. Эти материалы содержат не более 0.25% углерода, обладают хорошей свариваемостью при любой толщине соединяемых деталей и температуре воздуха.

Технология

Ручная дуговая сварка – наиболее распространенный метод соединения материалов сварочных конструкций, при котором вручную:

  • возбуждается дуга;
  • подается и перемещается электрод.

Работа проводится покрытыми электродами. Способ заключается в горении сварочной дуги с электрода на свариваемый предмет. Кромки изделия оплавляются, металл электродного стержня и покрытие электрода расплавляются. Основной металл и материал электрода кристаллизуются, образуя сварной шов.

Схема ручной дуговой сварки покрытыми электродами

Используемые электроды и оборудование

  • сварочный аппарат;
  • пусковую аппаратуру;
  • набор электродов;
  • электрододержатели;
  • сварочные кабели;
  • другие принадлежности.

Марка и тип выбираются с учетом:

  • назначения изделия;
  • степени его ответственности.

Типы электродов металлических покрытых для ручной дуговой сварки низколегированных сталей прописаны в ГОСТ 9467-75.

Информация об электродах для сварки низколегированных конструкционных сталей представлена в таблице.

Фазы стали и характеристики марки 10хснд

Сплав, сочетающий в себе углерод и другие легирующие элементы, на основе железа называется сталью. Он хорошо деформируется при определенных температурах. Максимальное содержание углерода в углеродистых и низколегированных сталях около 2%, высоколегированные имеют до 2,5%. Делят низколегированные и легированные стали по 5% отметке металлических легирующих элементов.

Итак, все стали — это сплав железа с углеродом, однако, даже стали общего назначения имеют некоторые количества марганца и кремния, а также фосфора и серы. Углерод в таких сталях присутствует на уровне от 0,05 до 1,0%.

Железо легируют углеродом по особому сценарию, механизм данной системы сплавов является двухступенчатым. Первый этап характеризуется соединением железа с 6,67% углерода, при этом образуется карбид железа, чаще называемый цементитом.

Поэтому обычная сталь при комнатной температуре состоит из цементита и феррита. Это фазы. Если сталь нагреть до 725 градусов, то произойдет растворение цементита в железе и образуется следующая фаза — аустенит. Любая сталь подвергается только трем изменениям, в то время как структур и их смесей может быть много.

Характеристики стали 10хснд

Сталь относится к классу конструкционных и низколегированных, применяется для:

  • сварки металлоконструкций.
  • изготовления различных деталей, которые должны обладать повышенной прочностью и стойкостью к коррозии с ограничением веса, способные выдерживать температуру от -70 до 450 градусов.

Сталь 10хснд состоит из следующих химических элементов: кремния, меди, мышьяка, марганца, никеля, фосфора, хрома, азота, серы.

Особенности сварки

Так как сталь низколегированная, то это значит, что она хорошо сваривается. Но легирующие элементы обуславливают возможность возникновения закалочных структур в зоне термической обработки. Если к этому прибавятся неблагоприятные факторы, то это может привести к уменьшению ее стойкости против холодных трещин. Также легирующие элементы способны снизить сопротивляемость швов горячим трещинам. Они могут усугубить либо уменьшить последствия перегрева и склонность к хрупкому разрушению стали в зоне температурного влияния и шве.

Читать еще:  Как убрать зазор между дверью и коробкой

Особо трудными для сварки являются термически улучшенные стали, разупрочняющиеся в разных участках температурного влияния.

Данный класс стали требует определенных навыков сварки, так как наибольшие трудности возникают в связи с приобретением требуемой ударной вязкости металла шва и участка температурной обработки около границы сплавления. Низколегированные стали с низкой стойкостью против хрупкого разрушения, подвергшиеся перегреву при электрошлаковой сварке, появляются тогда, когда:

  • значительно укрупняется аустенитное зерно и внутризерновая структура,
  • образуется видманштеттовая структура и ферритные оторочки по границам зерен,
  • повышена хрупкость ферритной основы металла,
  • развивается высокотемпературная химическая неоднородность,
  • перераспределяются и выделяются по границам зерна карбидов или легкоплавкие сульфидные включения в виде плен и строчек.

Снижение стойкости перед хрупким разрушением металла шва также вызывают вышеперечисленные причины. Сам металл под влиянием сварочного нагрева подвергается а-у-а превращению, в то время как в металле шва возникает только у-а превращение. Данный факт плюс крупнозернистость строения металла шва приводят к заметной химической неоднородности, это касается, главным образом, наиболее ликвирующих примесей стали — углероду, фосфору и сере.

Если применяется электрошлаковый способ сварки, то он оказывает рафинирующее действие. Типичным для всех методов дуговой сварки является шов по оксидным включениям, он исключительно чист. Сульфиды и фосфиды представлены немногочисленно. При электрошлаковой сварке на свойства шва оказывает основное влияние выделение сульфидов, которые имеют вид пленок по границам зерен, локализующиеся, главным образом, в области оси шва, а также внутрикристаллическая ликвация фосфора, который обогащает участки феррита — они совпадают с границами первичных кристаллитов.

Неметаллические включения в шве распределяются посредством направленности роста кристаллитов, она зависит от режимов сварки. Количество сульфидов, которые оттесняются к оси шва растущими кристаллитами, увеличивается, ударная же вязкость шва понижается. Это происходит благодаря увеличению скорости сварки (быстроте подачи проволоки) и глубине металлической ванны.

Кислород и азот, которые находятся в твердом растворе, а также повышенная плотность дислокаций в шве, делают меньше сопротивляемость хрупким разрушениям.

Требованиям технических условий, как правило, удовлетворяет ударная вязкость шва и зоны температурного влияния около границы сплавления в местах перегрева и твердо-жидкого состояния при комнатной температуре после сварки или отпуска. Если температурные условия более низки, то ударная вязкость данных участков обычно низкая. Поэтому выбор технологии электрошлаковой сварки и следующей за ней термообработки зависит от условий эксплуатации конструкции и стойкости низколегированной стали 10хснд и шва в соединении посредством сварочных работ против хрупкого разрушения.

Чтобы получить соединения с высокими свойствами существуют некоторые возможности. Для этого нужно предпринять некоторые шаги по выбору:

  • материалов с высокими показателями стойкости к перегреву при электрошлаковой сварке,
  • способа рациональной термообработки,
  • определенных режимов,
  • технологических подходов сварки.

В задачи технолога входит оценка сопротивляемости хрупкому разрушению шва и стали, сварка которой происходит в зоне термического влияния, а также определение относительно конкретных конструкций и условий их эксплуатации рациональных способов повышения свойств соединений.

Стойкость стали к перегреву при способе электрошлаковой сварки определяется легированием стали, которое оказывает решающее влияние на этот показатель. Если легирование происходит рационально, то он становится столь высоким, что ударная вязкость металла около границ сплавления соответствует требованиям уже после высокого отпуска, не прибегая к помощи, улучшающей качество, высокотемпературной обработки — нормализации.

Сталь по сравнению с другими металлами применяется широко. Это важный материал, он гибок в обработке и применении. Данное свойство образуется в результате различных вариантов ее структуры, для их достижения применяются способы термической обработки.

Сталь 10ХСНД конструкционная хромокремниеникелевая низколегированная

Сталь 10ХСНД является конструкционной хромокремниеникелевой низколегированной сталью. Расшифровка стали говорит о следующих характеристиках. Первое двузначное число указывает на примерное содержание углерода, буквы указывают на наличие химических элементов, как указывает государственный стандарт, Х – наличие хрома, С – кремния, Н – никеля и Д — меди. Выпускается подобный сплав в форме листового проката, уголка, швеллера, полосы, брусков и труб различных диаметров.

Состав и характеристики металла

Химический состав

Эта марка стали относится к категории низкоуглеродистых сталей. Государственный стандарт определяет следующий химический состав сплава. Она состоит из 96% железа, 0,12% углерода, около 1% хрома, на такие элементы как медь, кремний, марганец и никель приходится по 0,8%. Такой состав стали 10ХСНД соответствует ГОСТ.

Читать еще:  Шторы и потолок из гипсокартона своими руками

Химический состав марки 10ХСНД

Физические свойства

Основные физические свойства соответствуют установленным гостам и имеют следующие значения:

  • коэффициент линейного расширения составляет 40 Вт/(м×град);
  • модуль упругости от 1,97 МПа при температуре 100 °С, понижается до коэффициента 1,25 МПа при температуре 900 °С и более;
  • плотность сплава около 7800 кг/м 3 ;
  • удельная теплоёмкость около 500 Дж/(кг×град);
  • удельное электрическое сопротивление R×10 9 Ом.

Технологические свойства стали 10ХСНД

Механические свойства

Механические свойства стали 10ХСНД определяется входящими в состав сплава химическими элементами. Основные механические свойства при температуре в 20 °С находятся в пределах следующих значений:

  • ударная вязкость KCU равна 290 кДж/м 2 ;
  • предел кратковременной прочности находится в интервале от 510 до 685 МПа;
  • предел текучести равен 390 МПа;
  • относительное удлинение достигает 19%.

Механические свойства марки 10ХСНД

Все приведенные характеристики удовлетворяют требованиям, установленным ГОСТ для всего сортамента стали 10ХСНД .

Скачать ГОСТ 19281-2014

К достоинствам стали 10ХСНД можно отнести:

  • устойчивость к длительному воздействию высоких и низких температур;
  • хорошие показатели прочности;
  • высокая износоустойчивость;
  • отличная свариваемость.

Способы обработки и существующие аналоги

Этот сплав достаточно легко подвергается основным способам обработки:

  • резанию;
  • сварке;
  • ковке;
  • инструментальной обработке.

Для резания, выпускаемого проката, не требуется специального прочного инструмента. Это видно из физических и механических свойств. Свариваемость такого сплава не имеет ограничений и производится всеми известными способами. Его можно подвергать ковке в интервале температур, от верхнего предела в 1200 °С до нижнего в 850 °С. Произведенные испытания после такой обработки показали, что этот металл не флокеночувствителен и не имеет склонности к отпускной хрупкости.

Сравнение стали 10ХСНД с аналогами

Однако наличие в сплаве легирующих добавок приводит к появлению специфических закалочных структур. Их образование во время сварки может привести к снижению стойкости от образования так называемых холодных и горячих трещин. Наибольшие трудности возникают при необходимости получения хорошей ударной вязкости металла в районе шва. При перегреве может снижаться стойкость к хрупкому разрушению. Это вызвано возможностью появления увеличенного аустенитного зерна.

Вместе с тем, наличие легирующих добавок, оказывает положительное влияние на стойкость к перегреву во время сварки. Особенно это характерно при таких видах сварки, как электрошлаковая. В этом случае повышается ударная вязкость непосредственно у границ образованного шва и повышает надёжность сплавления.

После проведения сварочных работ выполняют термическую обработку. При проведении такой обработки удаётся снять остаточные напряжения, которые всегда возникают при проведении сварочных операций. Кроме этого происходит улучшение структуры самого металла и образованного шва.

Область применения 10ХСНД

Свойства этого металла позволяют применять его для сборки металлоконструкций, которые планируется использовать как при низких, так и при высоких температурах. Изделия из него могут эксплуатироваться в широком диапазоне температур, от -70 °С до +700 °С.

В последнее время область применения этого металла достаточно расширилась. Её применяют в следующих областях:

  • строительная отрасль;
  • производство дорожной и строительной техники;
  • изготовление горнодобывающей техники;
  • лесозаготовительные и сельскохозяйственные машины;
  • механизмы для переработки строительных и металлических отходов.

В строительной сфере эта марка применяется для изготовления различных конструкций, в том числе и крупногабаритных (арок и пролётов мостов, несущих элементов зданий).

Для дорожной и горнодобывающей техники из неё изготавливают ковши и отдельные детали ковшей экскаваторов, бульдозеров.

Широко применяется подобный металл при изготовлении различных рыхлителей, мощных гидравлических ножниц.

В сельскохозяйственном машиностроении из этой стали производят лемеха плугов, элементы отжимных прессов. Для лесозаготовителей производят захваты лесопогрузчиков, отвалы бульдозеров. В переработке строительных материалов и отходов металла изготавливают специальные ножи для шредера, гидравлических ножниц, футеровки.

Отечественными аналогами 10ХСНД являются стали, имеющие следующие обозначения — 10ХСНД А, 16Г2АФ, С390. Из зарубежных аналогов очень близка по свойствам сталь, произведенная в Болгарии, с маркировкой 10ChSND.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источники:

http://elsvarkin.ru/texnologiya/svarki-nizkolegirovannoj-stali/
http://stanok.guru/stal/fazy-stali-i-harakteristiki-marki-10hsnd.html
http://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/stal-10khsnd.html

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector