Сварка в машиностроении.Том 3 (Николаев Г.А. - Сварка в машиностроении), страница 10

ЗТВ. ненни отмечается на участке нормализации металла М'ханнческие свойства могу ства ЗТВ могут зависеть от сварочных пластических дее о ма ий е и едел фо маций (3). С увеличением продольных пластических деформаций е пр мормаций . в ~ текучести ЗТВ, а также и зоны пластических деформаций (ЗПД) возрастает бог~ оса> в еменное соп отивление. нгггмм г % больше, ~ем Р „р Это аналогично воздействию предвари.

тельных пластических деформаций на механические свойства металла и особенно на предел текучести. Различные химические элементы, входящие в состав металла, могут улучшать или ухудшать механические свойства. Содержание серы в углеродистых сталях ограничивается 0,05%; повышение содержания серы резко снижает прочность металла шва, На свойства сварных швов углеродистых сталей влияет содержание бора. Наличие бора способствует образованию структуры, близкой к структуре зернистого бейнита. Оптимальное содеро жанне бора приблизительно равно 0,002 о. На свойства сварного шва благоприятно влияет марганец; увеличение содсрсобой измельче 250 Об 200 О,>( 190 0,5 100 0,2 жания марганца влечет за 029 ВЗ0 ОЗб а,ЧО С,/а ние структуры.

Различные методы сварки обеспечивают получение швов различной прочности. Так, сравнение сварки под флюсом и металлическим плавящимся электродом в среде защитных газов показывает, что большей прочностью обладают швы, полученные сваркой металлическим электродом в среде инертного газа. Это объясняется более эффективным переходом марганца в шов, (ов, измельченном структуры и уменьшением вносимого тепла. ри опреде. . П ленин прочности сварных соедйнепий одним из основных яв- ляется вопрос о влиянии дефектов на механические свойства (, ].

ния, шлаковые включения, пористость, непровары и другие в различной степени с нижают прочностные характеристики металла шва. При статической нагрузке дефекты, занимающие до /о щ д, 10" пло а и заметно не влияют на прочно р чность шва. Поры в сварных швах на стальных соединениях различно в. 1 т л(яю на статическую прочность при продольном и поперечно р наг зки по- лениях нагрузк рузки относительно шва. При поперечном направлении н р) пе ечное сече- ристость оказывает большее влияние. Число пор, уменьшающих по р в личину менее 7')о практически не влияет на статическую прочность. При увеличении числа пор статическая прочность может резко снижат опасны поры, расп л > оло>кенные цепочкой, чем одиночпьш дефект той же площади.

Высокопрочные легированные стали содержат до О, 5/о и ле р , К, 8, М, т>, Мо Т1, что обеспечивает хорошее сочетание прочности (о, = = 170 —: 2!О кгс(мми) и пластичности (б, ~ 8 —: 10 4). В зависимости о, д р- жания углерода (рнс, (, 9) свойства сварнйх соединений существенно изменяютс Рис. 9.

Влияние содержания углерода на прочность (темные и светлые треугольники) и пластичность (темные и светлые кружки) основного металла (сплошные линии) и сварного соединения (штриховые линии) (данные приведены для стали КВК с послесварочной закалкой с 440 'С, 30 мин, охлаждением на воздухе и низким отпуском с 220'С,2 ч). Увеличение содержания углерода более 0,4 "о снижает прочность соединений и основного металла. Одной из причин снижения прочности и пластичности сварных соединений может быть местное повышение содержания углерода, вызванное химической неоднородностью основного металла и металла шва.

Прочность и пластичность могут быть повышены путем применения термической обработки. При содержании 0,39— 0,42% С оптимальное соотношение прочности и пластичности наблюдается в высокопрочпых среднелегированных сталях типа КВК, используемых, например, для сварных сосудов давления (гомогенизация металла до прокатки позволяет б'е лгс/мм йе,',(в Фа 9 10 11 12 ид а 9 10 11 12 (7 0 а) б) Рис. 10. Влияние напряжения дуги на механические свойства соединений толщиной: а — 1мм(1=56А, о =067 см!с); б — 15мм (1=60А, о св = 0,67 см(с); гх — предел прочности; ® — относительное удлинение; Π— предел прочности (разброс) значительно повысить пластичность соединения до пластичности основного металла без изменения прочности).

Изотермическнй отжиг стали с содержанием 0,4 — 0,43"хо С способствует повышению прочности на 10 — !5%о и пластичности приблизительно на 50%. Параметры режима сварки различно влияют на механические свойства сварных швов. Исследование влияния тока, скорости сварки, напряжения дуги и погонной энергии на механические свойства соединений сталей типа 12Х18Н10Т, сваренных аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом, показывает, что напряжение и на дуге является важнейшим параметром режима; отклонения и, от установленйых значений оказывают большое влияние на свойства свари(их соединений.

Оптимальные механические свойства о н 6- в ь при статических нагрузках получаются при минимальных значениях ид (рис. 10). На механические свойства сварных соединений влияют способы сварки и режимы термической обработки сварных соединений и основного металла (15]. Исследования, проведенные на толстолистовой стали 12Х21)$ФА, показывают, что прочность металла шва, выполненного электрошлаковой (ЭЩС) сваркой, выше на 10%, чем при автоматической сварке под флюсом, и на !?'о выше, чем при электронно-лучевой сварке (ЭЛС).

Относительное сужение прн ЭШС и ЭЛС практически одинаково, по выше, чем при автоматической сварке под флюсом, из-за рафинирования металла (табл, 8), Механические свойства сварных соединена(? 8. Механические свойства сварных соединений стали !2Х2МФА (ЧМТУ 11НИИЧМ 982 — 63) в ез Место вырезки образца Место вырезки образца кгс1мм' кгс,'мм' 52 41 75 67 64 65 38 37 55 40 Зб 38 50 40 40 38 5 ч 75 73 53 54 !О ч 15 ч Н р и м е ч а н и е. В числителе приведены механические свойства соединений при 20 'С, в знаменателе при 350 'С.

9. Свойства сварных соединений стали 1ОГ2вд (толщина 12 мч) Способ повышения пластичности Сталь з' а кгс, им' Ручная сварка 135 ?4 74,5 ?о,о Нормализованная Г'орячекатаная Автоматическая сварка (проволока Св-08ХМ, флюс АН-6) 78 ?О,? Нормализованная 79,6 76 76 )ЗО ыо 130 Горячекттаная Нормализованная 1'орячекатаная Но Нормализованная При сварке сталей повышенной прочности часто снижается пластичность соединений, особенно по линии сплавлення [2!. Для повышения пластичности может быть рекомендован местный отпуск кислородоацетиленовым пламенем, оплавление границ шва аргонодуговой сваркой и нанесение дополнительных мягких валиков по линии сплавлення.

При ручной и автоматической сварке высокопрочной стали 10Г2БД проволокой Св-08ХМ под флюсом ЛН-8 (табл. 9) соединения равнопрочны основному металлу, но имеют низкую пластичность (а = Отпуск газовой горелкой То же Э Оплавление границ шва в аргопе То же Наплавка дополнительных мясних еалннов То же Наплавка дополнительных мнгкнх валиков Оплавление границ шва в аргоне То же Наплавка дополнительных мягких яалннов То же выполненный автоматической сваркой под флюсом после отпуска сваренный электтронным лучом после отпускз прн 690 С; Горячекатаная Нормализованная Горячекатаная Нормалиаованная Горячекатаная Нормализованная Горячекатаная 66 54 59 52 59 52 75,3 80,3 76,5 ?З,О 79,0 ?8,3 79,0 48 43 45 40 45 40 72 62 75 68 75 70 73,3 79,5 1(О !О2 !12 1!О мо Свойства ) 8' — ) ! !рн автоматическая свар),е провзло„ой С 081.Л до 90 — 140'. ЛН-348-Л прочность соединений снижается до 68 — 70 / — кгс мм, а а увеличивается Для повышения пластичности сварных соединени" могут быть применены электроды, содержащие в пок ытиях й высокопрочных сталей металлы (РЗМ), Введение окислов в покрытиях редкоземельные РЗМ в покрытие [5[ электродов ос- с) новного типа при сварке стали квс/"" 2 14Г2ЛФ повышает пластичность и вязкость металла шва.

Оптимальное -19б С сочетание прочности, пластичности 12() и вязкости при температурах до — ?О 'С при сварке термоупрочпенной стали 14Г2ЛФ с от = 60 кгс/мма достигается при использовании электродов типа 360 с содержанием +20 со г! о ч,'~ в покрытии 5 — 10')(1 окислов редко- ~Р земельных элементов (табл. 10 и 1 !). Для высокопрочных сталей 917 важное значение имеют дефекты в 5(7 10() ' сварки, такие как смещение кромок, поры, трещины, непровары, нарунзения геометрических размеров сечений.

При сварке стали СП-43 смещение кромок в листовых соедине- н~- ниях толщиной до 5 мм на 40'!о приводит к снижению ов сварного сс)единения с1) ! 75 д з ! 20 кгс/ммв Рис. 1 1 . Зависимость прочности соедине- За„„имость прочности соедине11ий ний' из стали 36Х18Н25С2 сваренных от р плава приведена на рис. 11 проволокой 08Х15Н24Б4ТР, от проплава Сварные соединения высокопрочных при различных температурах сталей весьма чувствительны к точности выполнения геометрических размеров сварного соединения ные отклонения и иводят к с ств д ненни, и незначительр т к существенному снижению временного сопротивления.

ных сталей и н ст та . 12 — 16 приведены механические свойства сва иых со ' 1 )х соединений различр статических нагрузках и различных условиях сварки [23[, !о. . свойства сварных соединений и типы . С " ы покрытий электродов, содержащих окислы РЗМ и в пт а кгс мссм' при Тип покрытия кгс?ммс +20 — 40 0 — 63,0 13,5 — 20.0 11,3 — 12,0 2,0 — 4,5 69,Ь 68,5 — 70,5 19,5 24,5 — 2?,Ь 62,5 5-55,5 11,2 15,0 — 16,3 52 11,0-13.8 2,2 63 (ОО 05,5 — ?З,О 16,2 16.0 — П,б пьо 12,5 — 15,0 69Л 63,5 — 64,0 55,0 ,5 — 49,5 26,5 25,0 — 30,0 8,7 10,0 — 153) 12,1 65 — 68 бз,о 52,0 — 5З,О 48,7 .5 — 42,0 27,6 25,0 — 27,0 16,6 !7,5 — !9,0 !з,з 9.О 1),О 52,0 41,5 1 8,4 )О,О 1?римечани вязкость металла шва четырех и е. В числителе приведены минимальна ая и максимальная ударная ченне спытанпых о разков, а в знаменателе— — среднее зна- 59 Свойства Г!родолжеиие табл.

14 пв, б, а„, кгс7ммэ % кгс м смэ Марка электрода сварочной проволоки и Флюса Термическая обра. ботка сварного соединения Сварка Металл Сварке Не менее 25ХЗМ1ФА Аргонодугова перечным ннем электр 55 !2 ВИ-10-6, Св-04Х19НПМ! Св-08Х2ОН9ГУТ, А Н-22 Покрытыми электродами Под Флюсом Без термической обра- ботии 60 20 42Х2ГСНМА Электронно-л ЗбхгГСВ 20ХМА То же 180 20Х41МА, АН-20СМ 25ХЗМ!ФА Закалка и низкий отпуск о = 200-1-10 кгсГмм' в Под Флюсом 190 10 Аргонодуго- вая 19О ~ 1О 25ХЗМ1ФА Электронно- лучевая ан, кгс и,'смэ при Т, 'С 20ХМА пт пв Тип покрытия бм э .ка рода 55 ЦЛ-П Покрытыми электродами Нормализация и высокий отпуск ' 20 ~ (— 40 кгс,'мм' 20 55 12 Св-10Х5М, АН-20С Св-08 ХЗГ2СМ, АН-8 Под Флюсом Электрошла- ковая 38-40 35 — 3! 37 Зо 37 — 39 карбонатвое 25 — 2 24 — 2 24 — 2 22 — 2 47 — 49 45 — 50 47 — 49 47 — 50 70 18 алюмосиликатнос ВОХНгМА 13 Св-10ХН2ГМТ, АН-8 80 Электрошла- ковая Закалке и высокий от- пуск Покрьпыми электродами 1 14 9 !О Без термической обра ботки Под блюсом 60 !2 20 70 В СО 20 о2 ЦЛ-11 Св-10ХГМ, АП-20С Покрытыми электродами Под Фл1ссом Высокий отпуск 20 пн кгс м!смэ и т Без термической обработки, конструкции, работающие при 450 *0 Покрытымв электродами Ткп электрода по ГОСТ 9467 — 75 % Марка электрода +20 ! — 40 кгс7мч' 60 12 Под Флюсом 60 1О Покрытыми электродами Под Флюсом Зэ — 38 40 — 44 36 — 38 40 — 44 37 — 40 Э42А Э50А Э42А Э50А Э46А 4о — 50 52 — 54 48 — 50 52 — 56 48 — 52 16 — 20 12 — !6 14 — 17 14 — 16 15 — 20 30 10 60 Меланипескае свойства сварнын соед14ненай Св- 03 ХЗГ2СМ, А Н-8 Св-08Х20НОГ7Т Св-10 Х Н2ГМТ, АН-20С С -ОЗХ20НОГ7Т, АН-22 Св-10 Х Н2ГМТ ЦЛ -11, О 3 Л-8 ОЗЛ-12, НИИ-75 Св-07Х25Н!3 Св-08 Х20 Н 9 Г7 Т, А Н.22 НИАТ-5, Св-10Х16Н25АМб АН-2ГС, Св-10Х16Н25АМО, АН-26СП Нб Механические свойства среднслегированных сталей и металла шва 16, Механические свойства металла швов низкоуглеродистых и низколегированных сталей, выполняемых отечественнгвми электродами с рутиловым покрытием 17.