Неровный В.М. Теория сварочных процессов (841334), страница 80
Текст из файла (страница 80)
В этой же зоне может происходить окисление углерода стали оксилами железа, если его химический потенциал меньше, чем у Мин 88 [10.2) [1:еО) т [С1-+ Ре з СО Легированные н высоколсгиро ванные стали ОСЦ-45, АН-348-А, АН-60, Н-! АНФ-5, ФЦК, ОФ-6 Никель и его сплавы 2[Мп1 + (88О2) т [8'1 ь 2МпО. [10.3) ОСЦ-45, АН-348-А, АН-60, ФЦ-10, АНМ-2, ЖМ-1, К!ЗМВТЪ Мель и ее сплавы Тига его сплавы АНвТ;,,1,А)!тТ 5и АНта7... ВеРоЯтность этой Реакции обоснована пеРесечен е л» ФИМС-20П, АН-26С, ФЦ-!9, НФ-18М, ОФ-6, ФЦК, АНК-45 Г-624 Обычно материал элсктролных проволок имеет пониженное содержание углерода, поэтому реакция [10.2), приводящая к выделению газа — оксила углерода СΠ— из капли, не происходит, Кроме того, окислению углерода препятствует кремний.
который восстанавливается марганцем из %02 при высоких температурах: Мп, % (мас.) 0,8 0,7 0,3 больше Я, чем его исходное содержание. Часть Мп при этом рас ходуется на восстановление Я вЂ” следовательно, имеет место леги рованне при сварке. 10.1.4. Степень легирования швов при сварке под флюсом с(, % (мас.) 0,4 При механизированной дуговой сварке под флюсом почти не происходят потери металла и оценить изменение химического состава металла шва очень удобно но так называемому исходному составу.
По шлифу (макроструктуре) определяют плошадь сварного шва и, зная разделку под сварку, находят соотношение количеств расплавленного основного металла гл и наплавленного элек.градного металла н, а затем по известным составам проволоки и основного мегалла находят расчетное содержание компонентов в металле шва, предполагая„что никаких потерь элементов в результате 0,6 0,2 0,5 О,! 0,4 0 1,0 1,5 2,0 В О,б 0,8 1,0 1,2 1,4 В а б Рис. 10.3. Влияние основности флюса В иа переход бй (а) и Мп (б) из флюса в металл ива (индсксом «и» обозначено расчетное содержание элемента в металле шва) При обосновании выбора флюсов для сварки различных ма ок сталей, содержат большое количество ГаО (первый необходимый тивности флюсов согласно еле - ак .
компонент), у которого при сварочном нагреве лиссоциация не но следуницей классификации: высокоактивные — Аф >0,6 (ОСЦ-45, АН-348-А, ФЦ-6 -6 и др.): происходит ( Т„„сс > 5000 К), Ноэтому такие флюсы нс оказывают окислительного воздействия на металл. Второй необходимый коммалоактивные — Аф =-0,3...0,! (АН-20, АН-22, ФЦЛ-! и др.); понент таких флюсов — бескислородный оксид Гааз, вводимый пассивные — Аф < О,!. для снижения температуры плавления основы (Т„зр,гэ = 2973 К).
Флюсы с максимальным значением А очи нем Аф считают кислыми. Они Третий необходимый компонент каждо~ о флюса б!Оз — вводится обеспечивают наиболее эффективное пеги о а в основные флюсы для улучшения отделимости шлаковой корки. кремнием и марганцем через флюс в процессе сварки под ьлюсом Как было указано ранее, эти элем Количество бйОз определяют исходя из требования его полного нее, эти элементы связывают кислород, растворенный в металле, в оксиды при тем ) связывания в комплексы, т.
е. для перевода в связанное неактивное .сиды при температурах, близких к температуре кристаллизации металла в состояние. Такие флюсы применяют при сварке низколегированталла в хвостовой части сварочной ванны. В этом случае образующиеся продукт ных и высоколегированных сталей для решения главных задач— ся продукты реакции раскисления в виде твердых частиц В О М О защиты металла сварочной ванны от взаимодействия с атмосферой .";"„:„;:;:;:,:",'-'":"-'";;,-"":::=-:~,';:в'-.:"::-.,;:;,.в;.в .-::,„,:;;;:,;;,,;,,„:.,::-,,;:,, ...,,,„,,„,„соеднис",",и,„,' и е Я 0,5 О 0,4 ыВ й - О,з ~и В О,г о~э О,! 0 О,! О.г 0,3 0,4 0,5 Содержание С в проволоке, % (мас.) Рис.
!0.6. Вьпораиие углерода при автоматической сварке под флюсом АН-348 и различном напряжении лути: 51 В (кривая !); 43 В (крнвая 2) 34 В (кривая !) (штриховой линией показано расчетное солержа- рующие элементы, химически активные модификаторы и рафинируюгдие элементы (иттрий, церий, лантан и др.). Керамические, или неплавленые, флк>сы чля сварки металлов позволяют сохранять все преимуШсства механизированной сварки под слоем плавленого флюса (малые потери металла, высокая производительностгь высокое качество сварных соединений), но в то же время позволяют легировать и раскислять металл сварочной ванны в очень широких пределах, используя осадочное легированис при вводе ферросплавов в составе флюса. Высокая раскислительная способность керамических флкзсов позволяет вести сварку даже по окисленным кромкам (при монтажных работах в строительстве, в судостроении).
Керамические флкэсы используют для сварки сталей различного легирования и для сварки цветных металлов — меди и ее сплавов, алюминия и его сплавов и др. Основной недостаток керамических флюсов состоит в том, что они обладают повышенной гнгроскопичностью, не до- ва капель металла, проходящих через дуговой промежуток. !!овышенне температуры также способствует переходу Мп из шлака в металл, так как реакция (10.1) при этом развивается в прямом направлении (см. гл. 9, пример 9.6). И.И. Фрумин исследовал сгепень перехода Мп и й в металл и выгораиия углерода при механизированной сварке под флюсом АН-348 низкоуглеродистой стали проволокой Св-08 в зависимости от напряжения на ду! овом промежутке.
отклонение фактических концентраций кремния и марганца в зависимости от расчетных концентраций и напряжения. (Расчетные концентрации на рис. 10Ь-10.7 обозначены штриховыми линиямн.) При переходе тгих ~лементов в металл шва содержание в нем марганца ограничивается 1,2;4, а кремния — примерно 0,55 'Ъ.
Это связано с тем, что активность кремния к кислороду при повышении напряжения на дуговом промежутке и, следовательно, температуры растет. Сварочный ток почти не влияет на процессы легирования и раскисления металла, так как увеличение погонной энергии приводит к увеличению массы расплавленного флюса, но условия протекания реакций на границе раздела металл — шлак существенно нс изменяются. 10.1.б. Снижение содержании водорода в металле шва при сварке под флюсом СОдейжзн11е,, колодочка, а,, гвэрочиой,,вянне,й„,,пп0110гге сздокд1 парциального давления водорода во флюсовой полости и в зоне столба дуги достигается его связыванием в нерастворимые соединения с фтором (НГ) по реакциям, в которых участвуют СаГ2 и о)02, входящие в состав флюсов: СаГ2 + Н.
= Са е 2НГ; СаГ> ь Н О = СаО-ь 2НГ; (10.6) СаГ. ь 351Оз — > СаЯОз + ЯГ4 (реакция промежуточная); ЯГ4 е 2Н2 — + К! + 4НГ; Ь!Г4 е 2Н20 — > ЯОз е 4НГ. Кроме того. тщательная прокалка флюсов, хранение в герметичной таре, очистка поверхности металла и элекгродной проволоки от жидкой сварочной ванне не ниже 0,2 'Ъ можно предотвратить в сварочной ванне реакцию окисления углерода (см. пример 8.9) (С)-ь [01 = СО.
(1О. 8) Ввод кремния позволяет сохранить прочность шва и одновременно исключить образование пор при выделении из сварочной ванны оксида углерода СО. К повышению содержания 81 приводит и реакция его восстановления марганцем. Кроме топк наличие в каплях н сварочной ванне при высоких температурах значительного количества ГеО по реакциям (10.7) и (10.
9) ре е МпО ~~ Мп + ГеО способствует обогащению ванны кислородом, который связывает водород н препятствует образованию других (водородных) пор в результате реакции 3 ментов, причем содержание каждого из них не превышает 2;4 (1ОХСНД, 09Г2С, 16Г2ЛФ и др.). Такие стали являются мегаллургически законченными продуктами, т. е. в них прошли все реакции раскисления„легирования, модифицирования и рафинирования. Основная задача прн нх сварке сводится к сохранению их механических свойств путем защиты сварочной ванны от влияния атмосферы н взаимодействия с флюсом. Прн выборе флюсов следует руководствоваться установленными предельно низкими значениями коэффициента химической активности флюса в зависимости от эквивалента углерода при сохранении высокого уровня ударной вязкости металла шва в исходном, т.
е. без 3 термической обработки, состоянии (КСР > 100 Дяссм ). ! Из диаграммы на рис. 10.8 следует, что чем больше легирующих элементов содержит сварнваемая сталь, тем ниже должны быть содержание Оэ и коэффициент химиче- Он%(мас.) К пим относятся стали марок ЗОХГСНА, Х5М, 18ХН4МДА, 15ХНМФА, ЗОХ4НМФА и лругие, имеюгцие наиболее высокие механические свойства (о„до 1800 МПа). Поэтому их называют также высокопрочными. Такие стали применяк~т в специальном судостроении, для изготовления корпусов атомных реакторов и т.
п. Как правило, они содержат до 0,30 Ч углерода наряду с другими легируюшими элементами. Основные проблемы при сварке высокопрочных сталей заключаются в том, чтобы исключить образование горячих и холодных трещин, предотвратить загрязнение серой. фосфором и другими элементами и сохранить химический состав сталей, а следовательно, и их свойства. Для решения эких проблем применяют флюсы, содержащие в качестве основы СаО и Сагыз, что позволяет понизить уровень водорода в зоне сваривания, уменьшить его химическую активность, усилить рафинирующее действие 1очиЗстить швы от.сепзь1.
и э)эцсйюряЗ-. 81Оз определяется тем, что весь 810з лолжсн быть связан в комплексы основными окислами. Подавлению кремневосстаповительного процесса также способствует ввод во флюс оксидов железа (8Р8!375, ОФ-6). Кроме СаО и Сакэ флюсы этого назначения содержат М80, 7гОз, Т)Оз, т.
е. оксиды с повышенной терлюстойкостью, не вылеляющие кислород по механизму диссоциации. Для сохранения в шве хрома Сг — главного элемента, обеспечивающего коррозионную стойкость, в состав флюсов ~например, ФЦ-19, ФЦ-17, Е-624) вводят его оксид СгзОз, что по закону распределения препятствует окислению хрома в ванне. Для подавления вредного влияния серы и фосфора во флюсах (например Е-624) должно содержаться много МпО (8...11%), очищенного от фосфора и серы.
К таким флюсам относятся плавленые флюсы ОФ-6М, ОФ-6, Р-624, Е-402, АН-26С, АН-18, ФЦ-17, ФЦ-19. СиэОэ Н =2Сп+ ПэО; СТО + СО = 2Си + СОэ. (10.11) (10.12) Отсюда следует, что образование паров воды и углекислого газа, которые нс могут выделиться из металла диффузионным путем, может привести к образованию пор и трещин (кволородная болезнь» меди). Вследствие малой химической активности меди и ряда ес сплавов при сварке применяют следуюшие стандартные плавленые флюсы; ОСЦ-45, АН-348, АН-60, ФЦ-10, АН-26, АН-22, АН-20, разработанные для сварки сталей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
