Главная  Сварка 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [ 7 ] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50]

Марка стали

Содержание углерода. %

Предел прочности, кес1мм

Относительное удлинение при испытании длинного образца, %, не менее

Ст.О

До 0,23

Не менее 32

Ст.1

0,06-0,12

32-40

Ст.2

0,09-0,15

34 42

Ст.З

0,14-0,22

38-47

Ст.4

0,18-0,27

42-52

Ст. 5

, 0,28-0,37

50-62

Ст.6

0,38-0,49

60-72

Ст.7

0,50-0,62

70 н более

Ст.О - немаркированная строительная сталь, в которой содержание углерода и других элементов может колебаться Б широких пределах. Она может содержать повышенные количества серы и фосфора. Поэтому сталь Ст.О применяют только в неответственных конструкциях.

Влияние основных элементов на свойства углеродистой стали. По содержанию углерода стали делятся на низкоуглеродистые, содержащие от 0,05 до 0,25% углерода; среднеуглеродистые - от 0,25 до 0,67о углерода и высокоуглеродистые - свыше 0,6% углерода. С повышением содержания углерода возрастают прочность и твердость стали, но ухудшается свариваемость, уменьшается пластичность и увеличивается хрупкость.

Хорошо свариваются низко- и среднеуглеродистые стали с содержанием углерода не более 0,35%. При более высоком содержании углерода сталь сваривается хуже и при сварке в ней могут появляться трещины. Поэтому сварка сталей с повышенным содержанием углерода требует применения qcoбoй технологии сварки, а также предваритель-" нОго или сопутствующего подогрева.

Марганец в низко- и среднеуглеродистой стали содержится в количестве 0,25-0,8%, доходя в некоторых марках до 0,Эо. Его добавляют в сталь для уменьшения вредного влиянияЧкислорода и серы. Марганец при содержании его в указанных пределах существенно не изменяет механических свойств стали. При большем содержании он увеличивает прочность и твердость стали, но снижает ее пластичность и ударную вязкость. Сталь с содержанием марганца свыше 1% относится к категории легированных и труднее поддается сварке.

Кремний содержится в низко- и среднеуглеродистой стали в количестве 0,05-0,35%, добавляется при выплавке стали для ее раскисления. В этих пределах он не изменяет механических свойств стали. Повышение содержания кремния делает сталь более прочной, упругой и твердой, но и более хрупкой.

Сера является крайне вредной примесью в стали. Она образует с железом химическое соединение, называемое сернистым железом. Сталь с примесью серы делается «красноломкой», т. е. дает трещины при прокатке и ковке в нагретом состоянии. Это объясняется тем, что сернистое железо расплавляется раньше основного металла и становится жидким уже тогда, когда весь металл нагрет еще только до тестообразного (пластичного) состояния. При ковке такого

Гарантируемыми характеристиками для стали группы А являются предел прочности и относительное удлинение. Способ изготовления стали группы А в обозначение марки стали не вводится и указывается только в свидетельстве о качестве (сертификате).

Сталь группы Б изготовляют мартеновским, бессемеровским и конвертерным способами. Сталь Б мартеновская в обозначении марки имеет букву М, бессемеровская-Б, конвертерная - К (например, МСт.2кп, БСт.З, КСт.Зпс). Бессемеровскую сталь группы Б изготовляют марок БСт.О, БСт.Зкп. БСт.4кп, БСт.5, БСт.6. Гарантируемой характеристикой стали группы Б является химический состав.

Сталь подгруппы В изготовляют мартеновским и конвертерным способами. Мартеновскую сталь В изготовляют следующих марок: ВСт.2кп, ВСт.Зкп, ВСт.З, ВСт.4кп, ВСт.4, ВСт.5. Конвертерную сталь подгруппы В изготовляют тех же марок, что и мартеновскую сталь этой подгруппы, но конвертерная имеет в обозначении марки букву К (например, ВКСт. 2 кп, ВКСт. Зит. д.). Гарантируемыми характеристиками для стали подгруппы В являются: предел текучести, предел прочности и относительное удлинение; верхние пределы содержания углерода, серы, фосфора и кремния; содержание хрома, никеля и меди, которое для каждого из этих элементов не должно превышать 0,30%. Для полуспокойной стали подгруппы В в обозначение марки вводится индекс «пс».

В табл. 3 приведены содержание углерода и некоторые механические свойства углеродистой стали обыкновенного качества.

Таблица 3

Содержание углерода и некоторые механические свойства углеродистой стали оОыкиовениого качества



ных сварных конструкций и выпускают по ГОСТ 1050-60, который гарантирует механические свойства и химический состав стали. Качественные углеродистые стали по ГОСТ 1050-60 маркируются цифрами, обозначающими среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента. Например, марки 05; 08; 10; 15; 20 и т. д. означают, что сталь содержит в среднем углерода соответственно 0,05; 0,08; 0,10; 0,15; 0,20% и т. д. Сталь по ГОСТ 1050-60 изготовляют двух групп:

группа I - с нормальным содержанием марганца (0,25-0,80%);

группа II - с повышенным содержанием марганца (0,70-1,20%).

В марке стали группы II ставится буква Г, указывающая, что сталь имеет повышенное содержание марганца. *

Легированные стали содержат в своем составе легирующие элементы: марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий, титан и др. Они существенно изменяют свойства стали, придают ей большую прочность, твердость, способность выдерживать большие нагрузки, удары, действие кислот, высокие температуры и пр. При небольших добавках легирующих элементов (до 2,5%) стали называют низколегированными в отличие от среднелегированных, содержащих от 2,5 до 10%, и высоколегированных сталей, содержащих свыше 10% легирующих элементов.

Низколегированные стали с малым содержанием углерода хорошо свариваются. Обладая повышенной прочностью по сравнению с обычной углеродистой сталью, низколегированные стали находят широкое применение в промышленности, так как их использование дает значительную экономию металла при производстве сварных конструкций.

Среднелегированные и высоколегированные стали используют при изготовлении различной аппаратуры для нефтеперерабатывающей, химической, пищевой и других отраслей промышленности. Свариваемость этих сталей зависит от хими<?6ского состава и, особенно, содержания в них углерода, хрома, марганца. Для некоторых марок этих сталей приходится применять специальную технологию сварки и последующую термическую обработку по заданному режиму.

В обозначения марок легированных сталей входят буквы и цифры. Буква показывает, какой легирующий элемент входит в сталь, а стоящие за ней цифры - среднее содержание элемента в процентах. Если элемента содержится

металла жидкое сернистое железо нарушает связь между его зернами, что вызывает появление трещин. Содержание серы не должно превышать: в мартеновской и конвертерной сталях 0,055% (в Ст.О -0,060%), в бессемеровской стали 0,060% (в Ст.О -0,070%).

Фосфор также является вредной примесью в стали. Образуемое им химическое соединение - фосфористое железо- более хрупко, чем сама сталь. При большом содержании фосфора сталь становится «хладноломкой», т. е. хрупкой при нормальной температуре. Содержание фосфора не должно превышать: в мартеновской и конвертерной сталях 0,045% (в Ст. 0 - 0,070%), в бессемеровской стали 0,080% (в Ст. 0 - 0,090%).

Вредными примесями в стали являются также кислород и азог. Кислород присутствует в стали в виде окислов железа, марганца и кремния. Кислород способствует красноломкости стали. Наиболее вредными являются окислы железа и кремния. Азот присутствует в стали в виде соединений с железом (нитридов). Азот вызывает «старение» стали, выражающееся в повышении ее хрупкости с течением времени. Бессемеровская сталь, содержащая повышенное количество азота, склонна по этой причине к старению.

Стальной прокат. Применяемую в сварных конструкциях сталь используют в виде проката, штампованных заготовок, литья и поковок. Наиболее широко применяют стальной прокат: листовой, сортовой и фасонный. К листовому прокату относятся тонкие листы толщиной до 3 мм и толстые от 4 мм и выше, шириной до 3000 mm.w длиной до 12 000 мм, а также полосы шириной от 200 до 1050 мм. Сортовой прокат выпускается в виде различных профилей: двутавровых балок, уголков равнобоких и неравнобоких, швеллеров, прутков круглых, квадратных и шестигранных, проката с периодически изменяющимся сечением профиля и др. К фасонному прокату относятся рельсы, специальные профили для судостроения и др. Особым видом проката являются трубы, которые используются также для сооружения легких конструкций с помощью сварки. В настоящее время значительно расширено производство гнутых профилей разнообразных форм из стальных листов, полос и лент; гнутые профили особенно пригодны для изготовления легких, прочных и экономичных конструкций с помощью сварки.

Качественные углеродистые конструкционные стали применяют для изготовления ответствен-



менее 1%, то цифры за буквой не ставятся. В конструкционных легированных сталях перед первой буквой всегда стоят две цифры, обозначающие содержание в стали угле-.рода в сотых долях процента. В инструментальных легированных сталях в начале стоит одна цифра, показывающая содержание углерода в десятых долях процента. Для элементов приняты следующие буквенные обозначения: Б - ниобий, В - вольфрам, Г - марганец, Д - медь, К - кобальт, М -молибден, Н -никель, Р - бор, С - кремний, Т - титан, Ф - ванадий, X - хром, Ю - алюминий. Буква А означает, что сталь содержит пониженное количество серы и фосфора и является высококачественной. Стали, предназначенные для изготовления стальных отливок, имеют в конце обозначения марки букву Л.

Термическая обработка стали. Процесс термической обработки состоит из следующих стадий: 1-я - нагрев до заданной температуры, 2-я -выдержка при этой температуре установленное время и 3-я - охлаждение с необходимой скоростью. Для стали применяются следующие способы термообработки.

Нормализация. Состоит в нагреве до температуры, на 30-50° С превышающей критическую точку (800-950°С) для данной стали, некоторой выдержке при этой температуре до полного равномерного прогрева и перекристаллизации, а затем охлаждения на воздухе. При нормализации углеродистые, низколегированные и легированные стали получают мелкозернистую структуру, состоящую из феррита и перлита (механическая смесь феррита с цементитом). Нормализацию применяют для улучшения структуры изделий и снятия оставшихся внутренних напряжений в металле после гибки, ковки и сварки.

Отжиг. Режим нагрева тот же, что и при нормализации, но охлаждение более медленное, осуществляемое вместе с охлаждением печи; применяюг для повышения пластичности металла перед гибкой, вытяжкой и сваркой. £ зависимости от целей термообработки применяют различные виды отжига, а именно: полный перекристаллизационный отжиг для измельчения зерна и снятия внутренних напряжений; диффузионный отжиг с нагревом до 1100-1150° С для выравнивания химического состава слитков; отжиг на зернистый перлит для улучшения обрабатываемости инструментальных сталей; изотермический отжиг для полного превращения аустенита в перлит и получения равномерной структуры. В зависимости от вида применяемого отжига

сталь получает ту или иную структуру, сообщающую металлу нужные свойства

Закалка. Режим нагрева тот же, но охлаждение быстрое в воде, в 10%-ном растворе едкого натра (для углеродистых сталей) или в трансформаторном масле (для специальных сталей)"". При этом углеродистые, низколегированные и легированные стали приобретают мартенситную структуру. Мартенситом называется пересыщенный твердый раствор углерода в чистом железе (феррите). Мартенсит обладает высокой твердостью, но отличается хрупкостью. Скорость охлаждения при закалке в первый момент охлаждения должна быть выше критической скорости закалки, т. е. наименьшей скорости охлаждения (град/сек), при которой образуется структура чистого мартенсита. Например, для углеродистых сталей, содержащих 0,8-1,0% углерода, критическая скорость закалки равна 400 град/сек, а для сталей, содержащих менее 0,3% углерода, - более 1200 град/сек. Стали, содержащие более 0,3 и менее 0,87о углерода, имеют критическую скорость закалки vt 400 до 600 град/сек.

При обработке низколегированных и легированных сталей закалку применяют для увеличения твердости и прочности, за счет частичного снижения пластичности стали. Высоколегированные стали закаливают для получения характерной для них структуры - аустенитной или ферритной. Малоуглеродистые стали при закалке не изменяют своих механических свойств и поэтому закалке не подвергаются.

Отпуск. Состоит в нагреве до температуры критической точки (720°С), некоторой выдержке при этой температуре до полного равномерного нагрева и последующем охлаждении на воздухе или в масле. Получаемая структура зависит от температуры нагрева. Для среднеуглеродистых, высокоуглеродистых, низколегированных и легированных сталей можно получить следующие структуры: сорбитную (550- 700°С), трооститную* (400-550°С), мартенситную (200- 400° С).

Отпуск производят после закалки с целью уменьшения твердости и снятия закалочных напряжений. Отпуск после сварки, называемый также низким отжигом (600-680°С), применяют для снятия внутренних термических напряжений, возникших в изделии в процессе сварки.

* Сорбит и троостит - структуры, сходные с перлитом, представляющие собой механическую смесь феррита и цементита, которые отличаются только размерами пластинок составных частей сплава.



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [ 7 ] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] сварка

0.0008