Свариваемость металлов
Свариваемость металлов

Свариваемость – способность металлов образовывать качественное сварное соединение, удовлетворяющее эксплуатационным требованиям.

Свариваемость металлов можно оценить предварительно расчетным путем, используя сведения о химическом составе, характеристики подлежащих сварке соединений и параметры технологических условий сварки.

Чувствительность сварного соединения к образованию холодных трещин оценивают эквивалентным содержанием углерода свариваемого металла. Эквивалент углерода Сэкв, %, определяют по эмпирическим формулам, одна из которых имеет следующий вид:

формула

Стали, у которых Сэкв ≤ 0,45 %, считаются не склонными к образованию холодных трещин при сварке. При Сэкв > 0,45 % стали становятся склонными к трещинам.

Показателем, указывающим на охрупчивание стали из-за структурных превращений, является твердость зоны термического влияния. Для обычных нелегированных и низколегированных сталей твердость зоны термического влияния должна быть не выше HV350. Возможную максимальную величину твердости определяют расчетным путем на основе химического состава стали:

формула

Если предварительная оценка свариваемости указывает на склонность стали к образованию холодных трещин, чаще всего применяют предварительный подогрев свариваемого изделия. Температуру Т, ºС, предварительного подогрева рассчитывают по формуле

формула

где Соб – общий эквивалент углерода, который является суммой эквивалентов углерода Сэкв и Сs ; последний зависит от толщины свариваемой конструкции, мм:

Cоб. = Сэкв + Сs,

где С экв – определяется по уравнению (1):

С s = 0,005SC экв.

Таким образом,

С об = С экв (1 + 0,005S).

Чувствительность сварного соединения HCS к образованию горячих трещин можно определить по формуле

формула

Если HCS < 4, то горячие трещины в сварном соединении не образуются. Для высокопрочных сталей большой толщины необходимо, чтобы HCS < 1,6 – 2.

По свариваемости все стали можно условно разделить на четыре группы (табл. 1).

Свариваемость сталей
Группа свариваемости Сэк, %Марки сталей Условия сварки
Углеродистые Легированные
I Хорошая до 0,25 ВСт1; ВСт2;ВСт3; ВСт4;15; 20; 25 15Г; 20Г; 15Х; 15ХА; 20Х; 15ХМ; 20ХГСА; 10ХСНД; 10ХГСНД; 15ХСНД Без ограничений, в ши­роком диапазоне режимов сварки независимо от толщины металла, жесткости конструкций, температуры окружающей среды
II Удовлетворительная от 0,25 до 0,35 ВСт5; 30; 35 12Х2Н; 12ХН3А; 20ХН3А; 20ХН; 20ХГСА; 30Х; 30ХМ; 25ХГСА Сварка только при температуре окружающей среды не ниже -5 ○С, толщине металла менее 20 мм и при отсутствии ветра
III Ограниченная от 0,35 до 0,45 ВСт6; 40; 45 35Г; 40Г; 45Г; 40Г2; 35Х; 40Х; 45Х; 40ХМФА; 40ХН; 30ХГС; 30ХГСА Сварка с предварительным или сопутствующим подогревом до 250○С, обязательным соблюдением режимов сварки
IV Плохая свыше 0,45 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 85 50Г; 50Г2; 50Х; 50ХН; 5ХН3МФА; ХГС; 6ХС;7Х3 Сварка с предварительным или сопутствующим подогревом и термообработкой по окончании сварки

Как следует из таблицы и формулы (1), наиболее существенное влияние на свариваемость оказывает углерод, способствующий образованию закалочных структур, и легирующие элементы (хром, вольфрам, молибден), образующие карбиды.