Рекомендуем приобрести:
Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.
Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор. Доставка по всей России!
Легированными
называют такие стали, в состав которых входят легирующие элементы, отсутствующие в углеродистой стали, или те же кремний и марганец, но в повышенном по сравнению с углеродистой сталью количестве.
Легирующие элементы в такой стали взаимодействуют с железом и углеродом и тем самым изменяют механические и физико-химические свойства металла. Как правило, легированные стали характеризуются высокими механическими свойствами, рядом специальных свойств (жаростойкость, коррозионная стойкость и др.) и повышенной стойкостью против хрупкого разрушения. Отмеченные особенности этих сталей широко используют при изготовлении из них соответствующих конструкций.
Легированные стали часто разделяют на три группы низко-, средне- и высоколегированные. В зависимости же от микроструктуры, получаемой при охлаждении на спокойном воздухе стандартных образцов, нагретых выше А3, эти стали разбивают на четыре структурных класса: 1) перлитный; 2) мартенситный; 3) ферритный; 4) аустенитный. Низколегированные стали относятся к перлитному классу, среднелегированные — к перлитному или мартенситному, высоколегированные стали — к мартенситному и последующим двум классам. Для свариваемости каждой из названных групп сталей характерны свои особенности.
Особенности маркировки
Стандарты изготовления и марки низколегированных сталей определяет ГОСТ 19282-73. Его применяют для работы с рулонными, широкополосными, толстолистовыми материалами, способ обработки не важен (это может быть фасон, поковка, штамповка, пр.). Стальные сплавы используют при строительстве зданий, сварке, сборке разных конструкций, в машиностроении.
По ГОСТ в маркировке должны указываться такие данные:
- группа цифр в самом начале – указывает процентное содержание углеродов в стали;
- буква для легирующего элемента, цифры, указывающие на его процентное содержание (когда менее 1%, цифра не указывается вообще).
Пример маркировки на сплаве 18ХГТ:
- углеродистые части – 0.18%;
- марганец;
- хром;
- титан.
Поскольку цифры не указаны, остальных элементов в сплаве не более 1%.
Электроды для сварки конструкционных сталей
Подобная склонность к образованию дефектов сварки объясняется повышенным содержанием углерода, поэтому существенно усложняются работы по соединению таких металлических сплавов. В данном случае можно использовать электроды, которые по своим характеристикам максимально приближены к основному сплаву. Также возможно использование сварочной проволоки.
Выбор диаметра электрода в данном случае зависит от толщины металлического сплава. При этом можно использовать электроды с толщиной от 1,5 до 6 миллиметров. Соответственно показатели сварочного тока колеблются от 20 до 240 Ампер.
В том случае, если проводится работа с толстыми листами, возможно выполнение многослойной сварки, когда каждый последующий слой выполняется через небольшой промежуток времени. Для устранения так называемых закалочных структур рекомендуется проводить дополнительную термообработку. Для этого необходимо нагреть изделия до температуры более 600 градусов и выдерживать такую температуру в течение нескольких часов, после чего охлаждать на открытом воздухе или в воде.
Обработка низколегированной конструкционной стали может выполняться в защитном газе полуавтоматической и автоматической сваркой. При использовании технологии электрошлаковой сварки можно использовать проволоку марки Св-о8Г2С. Для защиты используют дополнительный флюс АН8.
Свойства сплавов
Характеристики основных легирующих элементов:
- Кремний – нужен для легирования, недорого стоит, зависимость твердости готового сплава от объемного включения кремния в состав прямая. Элемент незаменим при выплавке строительных сталей, может применяться с марганцем, другими компонентами.
- Вольфрам с молибденом нужны для увеличения тепловой стойкости, их используют, если готовые конструкции, изделия будет постоянно эксплуатировать при повышенных температурных воздействиях.
- Ванадий – важный элемент процесса комплексного легировании, позволяет получать сплавы с равномерной структурой.
- Хром – отвечает за стойкость стали к коррозии, степень ее твердости. Устойчивость повышают титан, никель, молибден – можно заменять хром этими компонентами.
- Медь – элемент, который отвечает за степень пластичности готовых материалов. Ее не должно быть слишком много, иначе легированный стальной сплав начнет налипать на прочие рабочие поверхности. Для конструкционных сталей, используемых в зонах повышенного трения, это большой минус.
Также стали низколегированного типа различаются по типам обработки. Термовоздействия – отпуск, закалка, отпуск, нормализация, они могут применяться в разных сочетаниях. Различаются также параметры отжига, свойства свариваемости.
Для распознавания маркировки нужно учитывать первые буквы, используемые для обозначения сортамента. Ж, Х, Е – это магнитная, хромистая либо нержавеющая группа. С – хромоникелевая, с выраженными нержавеющими свойствами. Те сплавы, которые относят к быстрорежущим, шарикоподшипниковым обозначают как Р или Ш.
А и Ш – легированные сплавы высокого качества. Для обычного качества такие буквы не используют. Специальное обозначение имеют полученные прокатным методом материалы – это ТО или Н, то есть термообработка или нагартовка соответственно. Точный химсостав разных марок описан в ГОСТах и специализированной литературе. Понимание основных принципов маркировки сплавов позволит вам разбираться в составе материалов на так называемом бытовом уровне.
Где применяют низколегированные стали
Применение низколегированных сталей зависит во многом от их состава.
Первыми рассмотрим магистральные газовые, нефтяные системы. Для их обустройства применяем электросварной прямошовный метод. Сырье для изготовления изделий – смеси с невысоким содержанием хрома, алюминия – предельно до 0.3 и 0.05% соответственно.
Стали 13Х используются для инструмента и спецоборудования. Прокаливание сплава не очень хорошее, термообработку больше 250 градусов не применяют.
Чтобы производить качественную арматуру для применения в строительной отрасли, применяют сплавы классов С, ГС, ХГАЮ, пр. Они подойдут для армирования ЖБ конструкций с разными несущими параметрами. Для создания надежных сварных соединений оптимально применять типы АФД, АФЮ, ГС, Сложные здания делают с применением сплавов вроде 12ХГН2МФБАЮ. Последний тип стали обязательно сначала закаливают, потом делают низкий отпуск.
В машиностроении
- Марганцевый сплав 09Г2 для создания обвязки, двутавров, балок хребтового типа. Температурные режимы эксплуатации – +450°.
- Марганцевые стали 10Г2С1 для сосудов, котлов, которые работают под давлением.
- Сплавы с медью 10ХНДП незаменимы в создании сложных машиностроительных конструкций.
- Марганцево-медные стальные низколегированные сплавы типы 12Г2СМФ выдерживают любые нагрузки, незаменимы при сооружении пролетных облегченных конструкций.
Отдельный вопрос – выбор сталей для эксплуатации в постоянно неблагоприятных условиях, то есть при осадках, низких температурах воздуха. Стойко такие воздействия выдерживают марки, произведенные согласно ГОСТ 19282. Такие стали не боятся коррозии, разрушений, не подвержены другим негативным изменениям.
Сварка низколегированных сталей
Для сварки низколегированных сталей повышенной и высокой прочности, как правило, используют электроды с основным покрытием. Шлаки электродов с подобным покрытием обеспечивают не только хорошую металлургическую обработку, но и возможность эффективного легирования металла шва через покрытие путем введения металлических порошков. В зависимости от свойств свариваемой стали используют стандартные электроды (ГОСТ 9467—75):
- типа Э42А (вид покрытия «Б», марок УОН№ 13/45, СМ-11 и др.);
- типа Э46А (вид покрытия «Б», марки Э-138/45Н для сталей 09Г2, 10ХСНД, 15ХСНД и др.);
- типа Э50А (вид покрытия «Б», марок УОНИ-13/55, ДСК-50, АН-Х7 и др. для сталей 14ХГС, 10ХСНД, 15ХСНД и др.);
- типа Э55 (вид покрытия «Б», марки УОНИ-13/55У для сталей 18Г2С, 25ГС, 15ГС и др.).
Для некоторых сталей типа 09Г2 используют также электроды с покрытием рутилового типа Э42 (например, электроды марки АНО-1, вид покрытия «Р»).
Для низколегированных сталей в основном применяют защитно-легирующие флюсы в сочетании с низколегированной проволокой. При этом используют флюсы, разработанные для сварки низкоуглеродистых сталей, например, высокомарганцовистый флюс-силикат АН-348-А и флюсы с пониженным содержанием МпО и SiOa АН-15, АН-22, АН-42 (табл. 7.1). Электродную проволоку выбирают в зависимости от состава свариваемой стали (Св-08ГА, Св-10Г2, Св-08ХМ, Св-08ХМФА, Св-10НМА и др.).
Таблица 7.1. Химический состав флюсов для сварки легированных сталей, %
| Марка флюса | SiO2 | MnO | CaO | MgO | Al2O3 | CaF2 | NaF | ΣFeO |
| АН-15 АН-15М АН-17 АН-17М АН-26 АН-42 АН-292 АНФ-5 АНФ-14 АНФ-17 АНФ-22 | 24-29 6-10 17-21 18-22 29-33 31-34 ≤1,5 ≤2 14-16 — — | 1,5-2,5 ≤1 4-6 ≤3 2,5-4 15-16 — — — 9-13 — | 14-18 29-33 14,5-18,5 14-18 4-8 12-14 33-37 — ≤0,8 3-5 2-3 | 8-11 ≤2 9-12 9-12 15-18 ≤1 4-7 — 4-8 — — | 22-25 36-40 21-25 21-25 19-23 14-18 58-61 — 10-12 22-26 — | 20-23 16,6-20 19-23 21-25 20-24 16-18 — 75-80 60-65 40-55 86-92 | 2-6 — — — — — — 17-25 — 4-8 К2О 8-12 В2О3 | ≤0,8 ≤0,8 7,5-9,5 3-5 ≤1,5 ≤2 — — — — — |
Наиболее рационально для сварки низколегированных сталей использовать флюсы с пониженным содержанием МпО и SiО2, так как уменьшается загрязненность металла шва шлаковыми включениями. Например, при сварке электродной проволокой Св-08ХМФА под флюсом АН-348-А общее содержание оксидных включений в металле шва составляет 0,092 %, а при сварке под флюсом АН-22 — 0,032 %.
Защитно-легирующие флюсы в сочетании с низкоуглеродистой проволокой (например, флюс АН-348-А в сочетании с электродной проволокой Св-08А) при сварке низколегированных сталей используют редко из-за повышенной загрязненности металла шва шлаковыми включениями.
Хорошие результаты получены при сварке высокопрочных низколегированных сталей с использованием флюсов АН-17 и АН-17М в сочетании с кремнемарганцовистыми и другими легированными, проволоками (например, Св-08ХН2М,Св-08ХМФА). Указанные флюсы характеризуются пониженным содержанием МnО и SiO2 и наличием небольших количеств оксидов железа. При этом флюсы содержат достаточное количество фтористого кальция и оксида кальция. Подобный состав флюса и соответственно шлаков обеспечивает хорошие металлургические условия формирования сварочной ванны, приводит к снижению исходной концентрации серы и фосфора, а также водорода в металле шва.
Технология сварки низколегированных сталей в атмосфере защитных газов мало отличается от технологии сварки углеродистых сталей.
Ни колегированные стали плавящимся электродом в большинстве случаев сваривают в углекислом газе. При сварке сталей 09Г2, 10Г2СД, 14ХГС, 15ХСНД и подобных им в основном применяют электродную проволоку Св-08Г2С. Для повышения коррозионной стойкости сварных соединений в морской воде используют сварочную проволоку Св-08ХГ2С.
В некоторых случаях для повышения производительности сварки, улучшения внешнего вида швов, повышения пластических свойств металла шва применяют порошковые проволоки марок ПП-АН8, ПП-АН10, ПП-АН4, ПП-АН9. Проволоки ПП-АН4 и ПП-АН9 обеспечивают более высокие механические свойства металла шва при отрицательных температурах. Высокопрочные низколегированные стали сваривают электродными проволоками сложного легирования, которые выбирают в зависимости от свойств свариваемых сталей. При сварке сталей, имеющих сгт = = 500÷550 МПа, используют проволоку Св-08ХГСМА, а сталей, имеющих от = 600÷700 МПа, — проволоку Св-08ХГСМФА или Св -08 X Н 2 Г2СМ.
Технология электрошлаковой сварки низколегированных сталей аналогична технологии сварки углеродистых сталей. Сварку в основном осуществляют с применением флюса АН-8, однако возможно использование флюса АН-22. Электродную проволоку выбирают в зависимости от свойств свариваемой стали. Например, при сварке сталей 09Г2С, 16ГС, 14ГС, 15ХСНД используют проволоки Св-08ГС, Св-10Г2. Проволока Св-08ГА не обеспечивает достаточной прочности металла шва.
В зависимости от предрасположенности основного металла к росту зерна и требований, предъявляемых к сварному соединению, после сварки назначают термообработку. Для сталей, склонных к росту зерна, обычно назначают нормализацию; для сталей, не склонных к росту зерна, как правило, ограничиваются отпуском при температуре 650 °С.
