Stal wysokowęglowa oznacza stal węglową o w(C) wyższą niż 0,6%, która ma większą tendencję do twardnienia niż stal średniowęglowa i tworzy martenzyt wysokowęglowy, który jest bardziej wrażliwy na powstawanie pęknięć zimnych.Jednocześnie struktura martenzytu powstająca w strefie wpływu ciepła spawania jest twarda i krucha, co powoduje znaczny spadek plastyczności i wytrzymałości złącza.Dlatego spawalność stali wysokowęglowej jest dość słaba i należy zastosować specjalny proces spawania, aby zapewnić wydajność złącza..Dlatego jest powszechnie rzadko stosowany w konstrukcjach spawanych.Stal wysokowęglowa stosowana jest głównie na części maszyn wymagające dużej twardości i odporności na zużycie, takie jak wały, duże koła zębate i sprzęgła.Aby zaoszczędzić stal i uprościć technologię obróbki, te części maszyn często łączy się z konstrukcjami spawanymi.Spawanie elementów ze stali wysokowęglowej spotyka się także w budowie ciężkich maszyn.Formułując proces spawania konstrukcji spawanej ze stali wysokowęglowej, należy wszechstronnie przeanalizować wszelkiego rodzaju wady spawalnicze, które mogą wystąpić i podjąć odpowiednie działania w procesie spawania.
1. Spawalność stali wysokowęglowej
1.1 Metoda spawania
Stal wysokowęglowa stosowana jest głównie w konstrukcjach o dużej twardości i dużej odporności na zużycie, dlatego głównymi metodami spawania są spawanie łukiem elektrodowym, lutowanie twarde i spawanie łukiem krytym.
1.2 Materiały spawalnicze
Spawanie stali wysokowęglowej na ogół nie wymaga takiej samej wytrzymałości złącza i metalu nieszlachetnego.Do spawania łukowego zwykle wybiera się elektrody o niskiej zawartości wodoru, charakteryzujące się dużą zdolnością odsiarczania, niską zawartością wodoru dyfuzyjnego w osadzanym metalu i dobrą wytrzymałością.Gdy wymagana jest wytrzymałość metalu spoiny i metalu nieszlachetnego, należy wybrać elektrodę niskowodorową o odpowiednim poziomie;gdy nie jest wymagana wytrzymałość metalu spoiny i metalu rodzimego, należy wybrać elektrodę niskowodorową o poziomie wytrzymałości niższym niż metal rodzimy.Nie można wybrać elektrody o wyższym poziomie wytrzymałości niż metal nieszlachetny.Jeśli podczas spawania nie można wstępnie podgrzać metalu rodzimego, aby zapobiec pęknięciom zimnym w strefie wpływu ciepła, można zastosować elektrody ze stali nierdzewnej austenitycznej w celu uzyskania struktury austenitu o dobrej plastyczności i dużej odporności na pęknięcia.
1.3 Przygotowanie rowka
Aby ograniczyć udział masowy węgla w stopiwie, należy zmniejszyć stopień wtopienia, dlatego podczas spawania zwykle stosuje się rowki w kształcie litery U lub V. Należy zachować ostrożność, aby oczyścić rowek i plamy oleju oraz rdza w promieniu 20 mm po obu stronach rowka.
1.4 Podgrzewanie
Podczas spawania elektrodami ze stali konstrukcyjnej należy je podgrzać przed spawaniem, a temperatura podgrzewania powinna wynosić od 250°C do 350°C.
1.5 Przetwarzanie międzywarstwowe
W przypadku wielowarstwowego spawania wieloprzejściowego w pierwszym przejściu stosuje się elektrody o małej średnicy i spawanie niskoprądowe.Ogólnie rzecz biorąc, przedmiot obrabiany jest umieszczany w spawaniu półpionowym lub pręt spawalniczy odchyla się w bok, dzięki czemu cała strefa wpływu ciepła metalu nieszlachetnego zostaje nagrzana w krótkim czasie, aby uzyskać efekt podgrzewania wstępnego i utrwalania ciepła.
1.6 Obróbka cieplna po spawaniu
Bezpośrednio po spawaniu przedmiot umieszcza się w piecu grzewczym i przeprowadza się utrwalanie cieplne w temperaturze 650°C w celu wyżarzania odprężającego.
2. Wady spawalnicze stali wysokowęglowej i środki zapobiegawcze
Ze względu na wysoką tendencję do hartowania stali wysokowęglowej, podczas spawania często pojawiają się pęknięcia na gorąco i na zimno.
2.1 Środki zapobiegawcze w przypadku pęknięć termicznych
1) Kontrolować skład chemiczny spoiny, ściśle kontrolować zawartość siarki i fosforu oraz odpowiednio zwiększać zawartość manganu, aby poprawić strukturę spoiny i zmniejszyć segregację.
2) Kontroluj kształt przekroju spoiny, a stosunek szerokości do głębokości powinien być nieco większy, aby uniknąć segregacji w środku spoiny.
3) W przypadku spoin o dużej sztywności należy dobrać odpowiednie parametry spawania, odpowiednią kolejność i kierunek spawania.
4) Jeśli to konieczne, należy zastosować wstępne podgrzewanie i powolne chłodzenie, aby zapobiec powstawaniu pęknięć termicznych.
5) Zwiększ zasadowość elektrody lub topnika, aby zmniejszyć zawartość zanieczyszczeń w spoinie i poprawić stopień segregacji.
2.2 Środki zapobiegawcze w przypadku pęknięć zimnych.
1) Podgrzewanie wstępne przed spawaniem i powolne chłodzenie po spawaniu może nie tylko zmniejszyć twardość i kruchość strefy wpływu ciepła, ale także przyspieszyć dyfuzję wodoru na zewnątrz w spoinie.
2) Wybierz odpowiednie środki spawalnicze.
3) Zastosuj odpowiednie sekwencje montażu i spawania, aby zmniejszyć naprężenia utwierdzające złączy spawanych i poprawić stan naprężeń konstrukcji spawanych.
3.Wniosek
Ze względu na wysoką zawartość węgla, wysoką hartowność i słabą spawalność stali wysokowęglowej, podczas spawania łatwo jest wytworzyć strukturę martenzytyczną o wysokiej zawartości węgla i łatwo powstają pęknięcia spawalnicze.Dlatego przy spawaniu stali wysokowęglowej należy rozsądnie dobrać proces spawania.I podejmij odpowiednie środki na czas, aby zmniejszyć występowanie pęknięć spawalniczych i poprawić wydajność połączeń spawanych.
Czas publikacji: 18 lipca 2023 r