Способы раскисления металла шва: Раскисление металла при сварке | Теория сварочных процессов

Раскисление металла при сварке | Теория сварочных процессов

Раскисление металла при сварке

Раскисление металла при сварке – это процесс удаления из него кислорода любыми путями.

Необходимость раскисления объясняется неизбежностью некоторого окисления металла газовой или шлаковой фазами и сваркой недостаточно раскисленных сталей (кипящих или полуспокойных). Так, при сварке углеродистых кипящих сталей проволокой марок Св-08, Св-08А или Св-08АА даже в аргоне в хвостовой части сварочной ванны будет протекать реакция восстановления железа углеродом:

[C] + [FeO] = [Fe] + CO ­.                (4.27)

Нерастворимая в жидком металле окись углерода может не успеть выделиться из кристаллизующегося металла сварочной ванны. Образуются поры – газовые включения. Чтобы не допустить выгорания углерода в металле сварочной ванны надо иметь не менее 0,15 % кремния и 0,75 % марганца.

Раскисление металла может идти двумя путями – химическим (осаждающее раскисление) и физическим (диффузионное раскисление).

При химическом раскислении реакция протекает по следующей схеме:

 

[FeO] + [Pa] = (PaO) + [Fe].                              (4.28)

 

Продукты раскисления (PaO) нерастворимы в металле (как бы выпадают в осадок, поэтому и называют осаждающим раскислением), а растворимы в шлаке.

Элементы-раскислители должны иметь сродство к кислороду больше, чем раскисляемый элемент. Окисел раскислителя должен быть конденсированным, нерастворимым в металле, а растворимым в шлаке. Температура плавления окисла должна быть ниже температуры плавления раскисляемого металла, а удельный вес меньше удельного веса  металла.

Обычно для химического раскисления применяют не менее двух раскислителей. Это объясняется следующим:

–   ни один раскислитель не может полностью удалить кислород, так как реакция всегда идет до равновесного состояния;

–   при наличии двух раскислителей в передней части сварочной ванны действует более сильный раскислитель, в хвостовой – менее сильный. При наличии только одного раскислителя по мере его сгорания в хвостовой части сварочной ванны усиливается реакция выгорания углерода, что может привести к пористости металла шва;

–   применяемые раскислители должны образовавать разные по своему характеру оксиды (кислотные и основные или основные и амфотерные), чтобы взаимодействуя между собой, они образовывали комплексные соединения, легко растворимые в  шлаке. В этом случае удается вывести в шлаковую фазу большую часть эндогенных продуктов реакции раскисления.

Для химического раскисления сталей углерод обычно не используют, так как углерод:

–   приводит к пористости металла шва;

–   способствует образованию как холодных, так и горячих трещин при содержании в сталях более 0,2 %;

–   увеличивает радиационную хрупкость металла;

–   увеличивает склонность нержавеющих сталей к межкристаллитной коррозии;

–   при увеличении своего содержания в сталях на 0,1 % повышает порог хладноломкости на 20

0С;

–   способствует крупнокапельному переносу электродного металла.

Поэтому обычно при сварке сталей содержание углерода в сварочной проволоке не превышает 0,12 %.

Для раскисления сталей чаще всего применяют кремний и марганец. Например, для сварки низкоуглеродистых сталей используют сварочные проволоки Св-08ГА, Св-10ГА, Св-10Г2, Св-10ГС, Св-12ГС.

Вводить Si и Mn в сварочную ванну можно из электродного покрытия или керамического флюса, где данные элементы содержатся в виде ферросплавов – Fe-Mn, Fe-Si. В составе керамического (неплавленного) флюса содержание металлических добавок ограничивают до 20 % во избежание перехода дугового процесса в электрошлаковый.

Введение Si и Mn в сварочную ванну в небольших количествах (до 1%) возможно за счет восстановительных процессов. Для перехода из флюса кремния в сварочную ванну в количестве (0,1 ¸ 0,2) % необходимо иметь во флюсе двуокиси кремния не менее (40 ¸ 45) %. Для перехода марганца из флюса в сварочную ванну в количестве (0,3 ¸ 0,4) % надо иметь во флюсе закиси марганца не менее (35 ¸ 38) %.

При использовании бескремнистого флюса, содержащего двуокись титана TiO₂ = (10 ¸ 20) %, возможен переход титана в сварочную ванну в количестве (0,02 ¸ 0,10) %.

Диффузионное (физическое) раскисление основано на образовании комплексных оксидов на поверхности раздела фаз шлак-металл. Образовавшиеся комплексные соединения переходят в шлаковую фазу. Для удаления FeO из сталей необходимо иметь в шлаке свободные кислотные оксиды – SiO₂ или TiO₂. Реакция протекает следующим образом:

 

[FeO] + (SiO₂) ® (FeO×SiO₂).                            (4.29)

 

Диффузионное раскисление протекает медленно. С увеличением содержания в шлаке SiO₂ шлак становится густым, длинным, малоподвижным. Для увеличения его химической активности повышают содержание в нем CaF₂ или заменяют часть SiO

2 на TiO₂. По своему характеру SiO₂ и TiO₂ сильные кислотные оксиды, но если SiO₂ увеличивает вязкость шлака, то TiO₂ ее уменьшает. Кроме того, замена SiO₂ на TiO₂ улучшает сварочно-гигиенические условия труда, так как образующийся при изготовлении флюса и в процессе сварки SiF₄ существует в газообразном состоянии до температуры –95 ⁰С, а ТiF₄ – только до +290 ⁰С. Следовательно, в зоне дыхания сварщика ТiF₄ будет отсутствовать.

Для повышения химической активности шлака его еще могут раскислять, например, следующим образом:

 

(FeO×SiO₂) + (Mn) ® (MnO×SiO₂) + [Fe].                       (4.30)

 

Диффузионное раскисление в процессе сварки не играет большой роли, оно сопровождает химическое раскисление, способствуя большему удалению продуктов раскисления из сварочной ванны.

Раскисление цветных металлов осуществляется как и сталей химическим и диффузионным путем.

При сварке медных сплавов в принципе можно использовать те же раскислители, что и при сварке сталей, так как сродство меди к кислороду меньше, чем у железа.

Но коэффициент теплопроводности меди почти в 10 раз больше, чем у низкоуглеродистых сталей. Поэтому скорость охлаждения больше, а время существования сварочной ванны соответственно меньше. Следовательно, для лучшего раскисления надо применять более сильные раскислители.

Диффузионное раскисление осуществляется за счет использования во флюсах борной кислоты Н₃ВО₃ или буры Na₂B₄O₇×10H₂O. В этом случае образуются бораты ZnO×B₂O₃, Cu₂O×B₂O₃, MnO×2B₂O₃, удаляемые в шлаковую фазу.

Никелевые сплавы используются главным образом в химической промышленности. Поэтому в металле шва не должно быть шлаковых включений. Никель имеет высокую чувствительность к примесям (прежде всего к углероду и сере) и растворенным газам. Сварка в среде аргона в настоящее время является основным способом сварки никеля и его сплавов. При этом применяют комплексное легирование титаном, алюминием, кремнием, марганцем (£ 1,5 %), магнием (£ 0,1 %) путем использования соответствующей проволоки.

Титан и его сплавы раскисляют только соответствующей проволокой.

Используют комплексное легирование алюминием (до 1%), цирконием (до 1%), рением (Re £ 0,2 %), редкоземельными металлами (иттрием U, гадолинием Gd), гафнием Hf.

Алюминий и его сплавы раскисляют растворением алюминиевой пленки во флюсе. Входящий во флюс криолит – Na₃AlF₆ при температуре 1000 ⁰С (средняя температура сварочной ванны при дуговой сварке алюминия) растворяет до 20 % от своего веса Al₂O₃. Входящие в состав флюсов фтористые и хлористые соли приводят к образованию HCl и HF, которые переводят Al₂O₃ в летучее соединение. Кроме того, при взаимодействии Al₂O₃ с фтористыми солями образуется оксифторид алюминия переменного состава Al_xO_yF_z, легко растворяющийся в шлаке.

Серия статей МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ:

1. Общая характеристика процессов в зоне плавления
2. Шлаковая фаза при сварке плавлением
3. Раскисление металла при сварке
4. Легирование металла шва при сварке плавлением
5. Рафинирование металла шва при сварке плавлением

Металлургические процессы при сварке – Осварке.Нет

Металлургические процессы при сварке — это процессы взаимодействия жидкого металла с газами и шлаками, которые происходят во время плавки электрода, при переходе капли жидкого металла по дуге, а также в самой ванне.

Рис. 1. Пример загрязнения в металле шва

Особенности сварочных металлургических процессов:

• высокая температура нагрева металла;
• небольшой объем сварочной ванны;
• активное взаимодействие расплавленного металла с окружающей средой и шлаками;
• кратковременность процесса.

Из за высокой температуры дуги и сварочной ванны происходит разложение (диссоциация) молекул кислорода, азота, водорода на атомы и ионы. В последствии чего газы в этом состоянии стают очень активными и вступают в химические соединения с металлом шва, ухудшая его пластичность.

Благодаря небольшому объему сварочной ванны, она быстро охлаждается. При этом создаются препятствия очистки металла от неметаллических включений и оксидов, которые не успели выйти на поверхность шва.

Активное взаимодействие расплавленного металла с окружающей средой и шлаками способствует дополнительному насыщению металла шва газами и шлаковыми включениями.

Кратковременность процесса сварки приводит к тому, что химические реакции между расплавленным металлом и шлаком не заканчиваются. Быстрая кристаллизация влияет на структуру и механические качества металла шва. Время от начала расплавления до застывания сварочной ванны составляет несколько секунд. За секунду металл охлаждается от 5 до 50 ℃.

Металл шва насищается вредными веществами из окружающего воздуха, влажности, ржавчины, масла, которые входят в состав сварочных материалов, разных химических соединений, которые в свою очередь создаются при взаимодействии расплавленного металла с сварочными материалами.

Способы предотвращения загрязнения металла шва:

• просушка сварочных материалов для удаления влажности, кислорода и водорода;
• удаление ржавчины, масла и влажности с поверхности сварочных деталей;
• создание газовой и шлаковой защиты дуги и сварочного металла;
• раскисление — изменение оксида железа на нерастворимые соединения с последующим удалением в шлак (раскислители вводят в сварочную ванну через электродную проволоку, покрытие, флюсы). Раскислителями являются марганец, кремний, титан, алюминий, углерод и другие элементы;
• рафинирование — удаление сульфидов, фосфидов, нитридов, водорода при помощи химических реакций и образования новых химических соединений, которые не растворяются в железе, а превращаются в шлак.

Легирование — это процесс, при котором в металл шва вводятся разные элементы (хром, титан, никель, вольфрам, марганец, ванадий, молибден и др.), предоставляя ему необходимые свойства (прочность, вязкость, стойкость к коррозии и др. ). Эти элементы могут вводиться в состав электродной проволоки, присадочного металла, электродного покрытия или флюса. Во время сварки легированные элементы частично выгорают и не полностью переходят в шов. Это необходимо учитывать при выборе марки электрода, присадочной проволоки, флюса.

См. также

Критерии свариваемости сталей | Строительный справочник | материалы — конструкции

При определении критериев свариваемости металлов и их сплавов ориентируются на следующие их свойства:

• чувствительность металла к тепловому воздействию, которое создается при сварке;
• склонность металла к росту зерна с сохранением пластических и прочностных свойств, структурным и фазовым изменениям в зоне термического воздействия;
• химическая активность металла, влияющая на его окисляемость при термическом воздействии сварочного процесса;
• сопротивляемость металла к образованию пор и трещин в холодном и горячем состоянии.

Большое влияние на качество сталей оказывает так называемая их раскисляемость, которая характеризуется содержанием марганца, кремния и некоторых других элементов и равномерностью их распределения. По этому параметру различают три вида стал ей: кипящая — «кп», полуспокойная — «пс» и спокойная — «сп».

Кипящая сталь отличается большой неравномерностью распределения вредных примесей (особенно серы и фосфора) по толщине проката и получается при неполном раскислении металла марганцем. Характерной особенностью этого вида сталей является склонность к старению и образование кристаллизационных трещин в шве и околошовной зоне, что приводит к переходу в хрупкое состояние при отрицательных температурах.

Спокойная сталь получается при равномерном распределении примесей, поэтому она менее склонна к старению и меньше реагирует на сварочный нагрев. Полуспокойная сталь занимает промежуточное значение между кипящей и спокойной.

Все эти свойства учитывают при выборе технологических приемов сварки, способов формирования сварочного шва, параметров теплового воздействия и т.д.
В качестве примера приведем свариваемость сталей, как наиболее распространенных конструктивных материалов.

Для сварных конструкций лучше всего использовать низкоуглеродистые и низколегированные стали, обладающие высокой степенью свариваемости. Наибольшее влияние на качество сварного соединения оказывает углерод. Увеличение содержания углерода и ряда других легирующих элементов снижает свариваемость сталей, ухудшая качество шва. Сварные соединения высокоуглеродистых и высоколегированных сталей отличаются повышенным содержанием трещин и выполняются по специальной технологии.

Классификация сталей по свариваемости

Группа по свариваемости	Марка стали
	Углеродистая	Конструкционная легированная
1 .Хорошая	Ст.1;Ст.2;Ст.З; Ст. 4;0, 8; сталь 10,15,20,25; 12кп, 15кп, 1бкп, 20кп	15Г,- 20Г; 15Х;1 5ХА; 20Х; 15ХМ; 14ХГС; 10ХСМД; 10ХГСМД ,15ХСМД
2. удовлетворительная	Ст5,- стальЗ0, 35	12ХМ2; 12ХНЗА;14Х2Ж; 10Г2МП; 20ХНЗА; 20ХН; 20ХГСА; 25ХГСА; З0Х, 30ХМ
3.Ограниченная	Стб; сталь40, 45, 50	35Г; 40Г; 45Г; 40Г2,- 35Х,- 40Х; 45Х; 40ХН; 40; 40ХМФЙ,» ЗОХГС; ЗОХГСА; зохгсм,- 35ХМ; 20Х2Н4А; 4ХС; 12Х2Н4МА
4 .Плохая	сталь65, 70, 75, 80, 85, У7, У8, У9, У10, У11, У12	50Г; 50Г2; 50Х; 50ХН; 45ХНЗМФА; 6Хс; 7X3,- 9ХС; 8X3; 5ХНТ; 5ХНВ

Примечание: Стали, относящиеся к хорошим, имеют содержание углерода менее 0,25%. Они хорошо свариваются без образования закалочных структур и трещин в широком диапазоне режимов сварки.

Стали, относящиеся к удовлетворительным, имеют содержание углерода от 0,25 до 0,35%. Они мало склонны к образованию трещин и при правильно подобранных режимах сварки дают качественный шов. Для улучшения качества сварки часто применяют подогрев.

Ограниченно свариваемые стали имеют содержание углерода от 0,36 до 0,45% и склонны к образованию трещин. Сварка требует обязательного подогрева. Плохо свариваемые стали содержат углерод в количестве более 0,45%. При их сварке требуются специальные технологические процессы.

Легирование стали одним или несколькими легирующими элементами придает ей определенные физико-механические свойства. Как правило, повышение уровня легирования и прочности стали приводит к ухудшению ее свариваемости и первостепенная роль в этом принадлежит углероду.

Низколегированные стали хорошо свариваются всеми способами плавления. Получение же при сварке равнопрочного сварного соединения, особенно у термоупрочненных сталей, вызывает определенные трудности.     В     зонах,     удаленных     от высокотемпературной области, возникает холодная пластическая деформация. При наложении последующих швов эти зоны становятся участками деформационного старения. Это в конечном итоге приводит к снижению пластических и повышению прочностных свойств металла и соответственно к появлению холодных трещин. В среднелегированных сталях увеличивается склонность к закалке, в связи с чем такие стали имеют высокую чувствительность к термическому циклу сварки. Их околошовная зона оказывается резко закаленной, а следовательно, и непластичной при всех режимах сварки, обеспечивающих удовлетворительное формирование шва. Поэтому с целью снижения скорости охлаждения околошовной зоны при сварке этих сталей необходим предварительный подогрев свариваемого изделия.

При сварке высоколегированных хромистых 08X13, 08Х17Т и некоторых других сталей существуют отличительные особенности:

• высокий порог хладноломкости стали, находящийся обычно в области положительных температур;
• склонность к значительному охрупчиванию в околошовной зоне;
• низкая пластичность и вязкость металла шва, выполненного сварочными материалами аналогичного со сталью химического состава;
• невозможность устранить охрупчивание термообработкой.

Сварку таких сталей необходимо выполнять с минимальным тепловложением, так как с увеличением погонной энергии возрастает склонность зон сварного соединения к росту зерен, появлению микротрещин и падению пластичности. При этом снижается сопро-тивляемость сварного соединения локальным повреждениям и межкристаллической коррозии. В процессе сварки возникает опасность коробления и появляется повышенный уровень остаточных напряжений. После сварки в ряде случаев требуется термообработка.

Окисляемость металла под термическим действием сварочной дуги определяется его химической активностью. От этого напрямую зависит степень защиты сварочного шва, применяемого при сварке. Чем выше химическая активность металла, тем качественнее должна быть защита. Наибольшей химической активностью отличаются титан, ниобий, цирконий, вольфрам, молибден, тантал и некоторые другие. Поэтому при сварке этих металлов недостаточно применение флюсов и защитных покрытий, так как в защите нуждаются не только сварочный шов, но и прилегающая к нему область. Самой эффективной защитой в данном случае служит сварка в вакууме или в среде инертного газа высокой чистоты.

Сварка остальных цветных металлов (меди, алюминия, магния, никеля и их сплавов) тоже требует высокой защиты, которую обеспечивают инертные газы, флюсы и специальные электродные покрытия. Для сварки сталей и сплавов на основе железа в качестве защитных средств используют флюсы и электродные покрытия.

Сварка порошковой проволокой | Сварка и Контроль

Конструкция порошковой проволоки определяет некоторые особенности ее расплавления дугой. Сердечник проволоки на 50-70% состоит из неметаллических материалов и поэтому его электросопротивление велико — в сотни раз больше, чем металлической оболочки.

Сварка порошковой проволокой

 Поэтому практически весь сварочный ток проходит через металлическую оболочку, расплавляя ее. Плавление же сердечника,расположенного внутри металлической оболочки, происходит в основном за счет тепло излучения дуги и теплопередачи от расправляющегося металла оболочки. Ввиду этого сердечник может выступать из оболочки, касаться ванны жидкого металла или переходить в нее частично в не расплавленном состоянии. Это увеличивает засорение металла шва неметаллическими включениями.

Сечения порошковой проволоки

Техника сварки порошковой проволокой 

 Обычно порошковые проволоки используют для сварки шланговыми полуавтоматами. Ввиду возможности наблюдения за образованием шва техника сварки стыковых и угловых швов в различных соединениях практически не отличается от техники их сварки в защитных газах плавящимся электродом. Однако образование на поверхности сварочной ванны шлака, затекающего при некоторых условиях в зазор между кромками в передней части сварочной ванны, затрудняет провар корня шва. При многослойной сварке поверхность предыдущих слоев следует тщательно зачищать от шлака.

Достоинства способа сварки порошковой проволокой

Сварка под флюсом, особенно полуавтоматическая, затруднена из-за невозможности точного направления электрода в разделку и наблюдения за образованием шва. При сварке в защитных газах надежность защиты может нарушаться из-за сквозняков, забрызгивания газовых сопл и т. п. В этих условиях применение порошковых проволок, сочетающих в себе положительные свойства открытых стальных электродов (защита, легирование и раскисление расплавленного металла),и механизированной сварки проволоками сплошного сечения (высокая производительность) представляет большие производственные преимущества,особенно монтажных условиях. Этому способствует и отсутствие газовой аппаратуры (баллонов, шлангов, газовых редукторов), флюса и флюсовой аппаратуры,усложняющих процесс сварки или повышающих его трудоемкость (засыпка и уборка флюса и др.).

Возможность наблюдения при полуавтоматической сварке за направлением электрода в разделку, особенно при сварке с его поперечными колебаниями, а также за образованием шва — основные преимущества сварки порошковыми проволоками. Изменение состава наполнителя сердечника порошковой проволоки позволяет воздействовать на химический состав шва и технологические характеристики дуги.

Недостатки способа сварки порошковой проволокой

Малая жесткость трубчатой конструкции порошковой проволоки требует применения подающих механизмов с ограниченным усилием сжатия проволоки в подающих роликах. Выпуск проволоки в основном диаметром 2,6 мм и более,требуя применения для устойчивого горения дуги повышенных сварочных токов,позволяет использовать их для сварки только в нижнем и редко в вертикальном положении. Это объясняется тем, что образующаяся сварочная ванна повышенного объема, покрытая жидко текучим шлаком, не удерживается в вертикальном и потолочном положениях силой поверхностного натяжения и давлением дуги.

Наличие на поверхности сварочной ванны шлака, замедляя кристаллизацию расплавленного металла, также ухудшает условия образования шва в пространственных положениях, отличных от нижнего. Существенный недостаток порошковых проволок, сдерживающий их широкое промышленное применение, -повышенная вероятность образования в швах пор, вызываемая наличием пустот в проволоке. Кроме того, не расплавившиеся компоненты сердечника, переходя в сварочную ванну, способствуют появлению газообразных продуктов. Диссоциация мрамора, окисление и восстановление углерода при нагреве и плавлении ферромарганца в сочетании с мрамором и другие процессы также могут привести к образованию в металле сварочной ванны газовой фазы. В результате этого в швах появляются внутренние и поверхностные поры.

В этих условиях режим сварки (сила тока, напряжение, вылет электрода) оказывает большое влияние на возможность возникновения в швах пор.Повышает вероятность образования пор также влага, попавшая в наполнитель при хранении проволоки, а кроме того, смазка и ржавчина, следы которых имеются на металлической ленте.

Порошковую проволоку можно использовать и при сварке в углекислом газе. Вероятность образования в швах пористости в этом случае снижается. В зависимости от состава наполнителя для сварки используют пост

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

5.1. Ручная дуговая сварка (наплавка) покрытыми электродами

Ручная дуговая сварка выполняется плавящимся или неплавящимся (угольным, графитовым, вольфрамовым, гафниевым) электродом. При сварке плавящимся электродом (рис. 5.1) дуга горит между ним и изделием.

Рис. 5.1. Схема ручной дуговой сварки (наплавки) штучным электродом: 1– основной металл; 2 – сварочная ванна; 3 – электрическая дуга; 4 – проплавленный металл; 5 – наплавленный металл; 6 – шлаковая корка; 7 – жидкий шлак; 8 – электродное покрытие; 9 – металлический стержень электрода; 10 – электрододержатель

Формирование металла шва осуществляется за счет материала электрода и расплавления основного металла в зоне действия дуги. При сварке неплавящимся электродом для формирования металла шва в зону дуги извне подается присадочный материал.

Наибольшее применение нашла сварка плавящимся электродом, так как ее можно применять во всех пространственных положениях, сваривая черные, цветные металлы и различные сплавы. При этом используются электроды диаметром 1÷ 12 мм. Однако основной объем работ выполняется электродами диаметром 3÷ 6 мм.

Электроды классифицируются по материалу, из которого они изготовлены, по назначению, по виду покрытия, по свойствам металла шва, по допустимым пространственным положениям сварки или наплавки, по роду и полярности тока.

По назначению электроды подразделяются на следующие группы:

• для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей – У;
• для сварки теплоустойчивых легированных сталей – Т;
• для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами – В;
• для наплавки слоев с особыми свойствами – Н.

По толщине покрытия существуют следующие группы электродов:

• с тонким покрытием – М;-
• со средним покрытием – С;
• с толстым покрытием – Д;
• с особо толстым покрытием – Г.

Покрытия могут быть кислые – А, основные – В, целлюлозные – Ц, рутиловые – Р и прочие – П.

В настоящее время при ремонте техники на железнодорожном транспорте находят наибольшее применение кислые, основные и рутиловые покрытия.

Кислое покрытие состоит в основном из оксидов металла, алюмосиликатов и раскислителей. Газовая защита осуществляется за счет сгорания органических составляющих покрытия.

Сварку электродами с кислым покрытием можно производить при помощи постоянного и переменного тока. В процессе сварки сварочная ванна бурно кипит вследствие активного раскисления металла углеродом, что способствует хорошей дегазации металла шва. Поэтому даже при сварке по окалине или ржавчине получаются сравнительно плотные швы, уступающие по характеристикам пластичности и ударной вязкости металла шва электродам с другими видами покрытий. При использовании электродов с кислым покрытием существует склонность к образованию кристаллизационных трещин, большое разбрызгивание металла, значительное выделение в процессе сварки вредных марганцевых выделений. К электродам с кислым покрытием относятся электроды следующих марок: ОМА-2, ЦМ-7,ОММ-5 и др.

Основное покрытие состоит преимущественно из мрамора, плавикового шпата, раскислителей и легирующих элементов (ферромарганец, ферросилиций, феррованадий и др.). Газовая защита расплавленного металла обеспечивается углекислым газом и окисью углерода, которые образуются в результате диссоциации карбонатов.

Электроды с основным покрытием (УОНИ13/45, СМ-11, УОНИ13/55К, ВН-48, ОЗС- 33, ОЗС-25, ОЗС-18, УОНИ13/55У, УОНИ13/65, ВСОР-65У и ряд других) обеспечивают получение наплавленного металла с малым содержанием газов и вредных примесей, с высокими пластическими характеристиками и ударной вязкостью при нормальной и отрицательных температурах, с хорошей стойкостью против образования кристаллизационных трещин и старения. Поэтому такие электроды предназначаются для сварки конструкций из углеродистых и конструкционных сталей, жестких конструкций из литых углеродистых и низколегированных высокопрочных сталей.

Недостатком этого вида покрытий является повышенная чувствительность к порообразованию при увлажнении покрытия, увеличении длины дуги, при наличии окалины, ржавчины или масла на кромках свариваемых изделий.

Сварка электродами с основным покрытием ведется, как правило, на постоянном токе обратной полярности. Чтобы использовать такие электроды для сварки на переменном токе, в покрытие вводятся компоненты, содержащие легкоионизирующие элементы: калиевое жидкое стекло, кальцинированную соду, поташ и др.

Рутиловое покрытие содержит в основном рутиловый концентрат, различные алюмосиликаты и ферромарганец. Раскисление и легирование металла шва достигается наличием ферромарганца, а газовая защита – целлюлозой. Марки электродов с рутиловым покрытием: ОЗС-12, МР-3,ОЗС-6, ОЗС-4, АНО-4, ОЗС-32, ОЗС-21 и др.

Электроды с рутиловым покрытием обладают высокими сварочно-технологическими свойствами, обеспечивают хорошее формирование шва, имеют небольшое разбрызгивание, легкую отделимость шлаковой корки, малую склонность металла к образованию пор. Сварку можно вести как на постоянном, так и переменном токе.

В табл. 5.1 приведены некоторые характеристики электродов общего назначения наиболее распространенных в ремонтной практике для сварки и наплавки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей.

Для получения при ручной дуговой наплавке слоев с высокими механическими свойствами (большая твердость, износостойкость, жаростойкость и другие) рекомендуется использовать электроды, приведенные в табл. 5.2.

Перед сваркой и наплавкой необходима прокалка электродов: с рутиловой обмазкой при t = 80 ÷120 ° С, с карбонато-рутиловым покрытием при t = 200÷250 ° С и с основным – при t = 300÷350 ° С. Время прокаливания 2÷2,5 часа.

Несмотря на широкое распространение ручной дуговой сварки при производстве сварочно-наплавочных работ, она имеет ряд недостатков: сравнительно низкое качество наплавленного металла по причине слабой защиты сварочной ванны от воздействия окружающей среды; большое колебание сварочного тока; значительную вероятность возникновения непроваров, подрезов и других дефектов соединения; большие потери (до 30%) присадочного материала на угар, разбрызгивание, огарки; малую производительность из-за невозможности использования высокой плотности тока и перерывов при смене электродов; сложность технологического процесса, что требует длительного времени подготовки сварщиков и др. Все это следует учитывать при выборе способа сварки и наплавки.

Таблица 5.1

Характеристики электродов общего назначения

Таблица 5.1

Характеристики наплавочных электродов

Основные реакции в зоне сварки

Основные реакции в зоне сварки

Под воздействием теплоты электрической дуги происходит расплав­ление кромок свариваемого изделия, электродного (или присадочного) ме­талла и покрытия или флюса. При этом образуется сварочная ванна расплавленного металла, окруженная от­носительно холодным металлом (иног­да значительной толщины) и покры­тая слоем расплавленного шлака. При сварке происходит взаимодейст­вие расплавленного металла со шла­ком, а также с выделяющимися га­зами и воздухом. Это взаимодейст­вие начинается с момента образова­ния капель металла электрода и про­должается до полного охлаждения наплавленного металла шва.

Основные особенности металлурги­ческих процессов, протекающих при сварке, определяются следующими ус­ловиями: высокой температурой про­цесса, небольшим объемом ванны рас­плавленного металла, большими ско­ростями нагрева и охлаждения, отво­дом теплоты в окружающий ванну ос­новной металл и, наконец, интенсив­ным взаимодействием расплавляемого металла с газами и шлаками в зоне дуги.

Высокая температура сварочной дуги значительно ускоряет физико-хи­мические процессы, происходящие при плавлении металла. Она вызывает также в объеме дуги диссоциацию (распад) молекул кислорода, азота и паров воды. В атомарном состоянии газы, обладая большой химической активностью, интенсивно взаимодейст­вуют с расплавленным металлом шва. Высокая температура способствует выгоранию примесей и тем самым из­меняет химический состав свариваемо­го металла.

Небольшой объем ванны расплав­ленного металла (при ручной свар­ке — 0,5…1,5 см³, при автомати­ческой сварке 24 … 300 см³) и ин­тенсивный отвод теплоты в окружаю­щий ванну металл не дают возмож­ности полностью завершиться всем реакциям взаимодействия между жид­ким металлом, газами и расплавлен­ным шлаком. Большие скорости наг­рева и охлаждения значительно уско­ряют процесс кристаллизации, приводят к образованию закалочных струк­тур, трещин и других дефектов. Под воздействием теплоты происходят структурные изменения в металле околошовной зоны, которые приводят к ослаблению сварного шва.

Рассмотрим взаимодействие рас­плавленного металла с газовой сре­дой и расплавленным шлаком. Га­зовая среда состоит главным образом из кислорода, азота и водорода.

Кислород поступает в зону сварки из воздуха и из электродного покры­тия. Взаимодействуя с расплавленным металлом, кислород в первую очередь окисляет железо. Находясь в зоне дуги как в молекулярном, так и в атомарном состоянии, кислород обра­зует с железом три оксида FeO (II), Fe₂О₃ (III) и Fe₃O₄. Взаимо­действие протекает по следующим реакциям:

2Fe + O₂↔2FeO; Fe + O↔FeO;

4Fe + 3O₂↔2Fe₂O₃;

3Fe+2O₂↔Fe₃O₄;

В процессе окисления железа уча­ствуют также находящиеся в зоне дуги диоксид углерода (СО₂) и пары воды:

Fe + СО₂ ↔ FeO + СО; Fe + Н₂O ↔ FeO + Н₂.

Из соединений железа с кисло­родом наибольшее влияние на свойст­ва стали оказывает оксид FeO (II), так как только он растворяется в железе. Растворимость его зависит главным образом от содержания угле­рода в стали и температуры: с увели­чением содержания углерода в стали растворимость снижается; с ростом температуры растворимость повы­шается. Поэтому при охлаждении ста­ли происходит выпадение из раствора оксидов FeO (II). При высоких скоростях охлаждения часть окси­дов FeO (II) остается в растворе, образуя шлаковые прослойки между зернами металла.

Окисление примесей, содержащих­ся в стали, происходит либо непосредственно в дуге, либо при взаимодействии с оксидом FeO (II), растворенным в сварочной ванне. Значительное срод­ство углерода, марганца и кремния к кислороду приводит к сильному уменьшению содержания этих примесей в расплавленном металле шва. Таким образом, кислород находится в стали главным образом в виде окси­дов железа, марганца и кремния.

В кипящей низкоуглеродистой ста­ли СтЗ кислорода содержится 0,001 … 0,002%, а в спокойной ста­ли — 0,03 … 0,08%. В металле шва при сварке незащищенной дугой содержа­ние кислорода достигает 0,3%, а при сварке защищенной дугой — 0,05%.

Азот в зону сварки проникает из окружающего воздуха. В зоне дуги азот находится как в молекулярном, так и в атомарном состояниях. Ато­марный азот более активно раство­ряется в расплавленном металле сварочной ванны, чем молекулярный. Растворимость его зависит от темпе­ратуры. При охлаждении свариваемо­го шва азот, выделяясь из раствора, взаимодействует с металлом шва и образует химические соединения: нит­риды железа (Fe₂N, Fe₄N), марган­ца (MnN) и кремния (SiN). При больших скоростях охлаждения азот не успевает полностью выделиться и составляет с металлом пересыщенный твердый раствор. Такой азот со вре­менем является причиной старения металла и снижения его механических свойств.

В низкоуглеродистой стали азота содержится до 0,006%, в металле шва при сварке незащищенной дугой содержание азота достигает 0,2%, а при сварке защищенной дугой — 0,03%. Азот является вредной примесью ста­ли, так как, повышая прочность и твердость, он вместе с этим значитель­но снижает пластичность и вязкость металла.

Водород в зоне сварки образу­ется во время диссоциации водяных паров при высоких температурах дуги. Пары воды попадают в зону дуги из влаги электродного покрытия или флюса, ржавчины и окружающего воздуха. Молекулярный водород рас­падается на атомарный, который хо­рошо растворяется в расплавленном металле. Растворимость водорода в железе в значительной степени зави­сит от температуры металла. При температуре 2400° С насыщение дос­тигает максимального значения (43 см³ водорода на 100 г металла). При высоких скоростях охлаждения метал­ла водород переходит из атомарного состояния в молекулярное, но пол­ностью выделиться из металла не успевает. Это вызывает пористость и мелкие трещины, пластичность метал­ла снижается.

Таким образом, физико-химичес­кие процессы, происходящие в зоне дуги, в значительной степени определяют качество металла шва, а отсюда и качество сварного соединения.

Для получения сварного шва высо­кого качества необходимо принять ме­ры по защите расплавленного метал­ла сварочной ванны от воздейст­вия кислорода, азота и водорода. Сварочную ванну защищают, создавая газовую оболочку вокруг дуги и шлаковый слой над ванной расплав­ленного металла. Однако эти меры полностью не предохраняют от насы­щения металла кислородом и образо­вания оксидов. Поэтому необходимо проводить раскисление металла и уда­ление образовавшихся оксидов из сварочной ванны.

Жидкий металл сварочной ванны раскисляют, вводя в него элементы, имеющие большое сродство к кислороду: алюминий, титан, кремний, угле­род, марганец. Эти элементы вводят в сварочную ванну либо в виде элек­тродной проволоки (или присадочного металла), либо электродного покры­тия, либо флюса.

Алюминий как раскислитель при­меняется редко, так как он обра­зует тугоплавкие оксиды, придающие стали склонность к образованию тре­щин. Раскисление алюминием протекает по реакции:

3FeO + 2Al = 3Fe + AI₂О₃.

Титан является активным раскислителем и поэтому широко применяет­ся в различных электродных покрытиях. Раскисление протекает по реакции:

2Fe0 + Ti = 2Fe+Ti0₂.

Кроме того, титан образует нитриды, снижая содержание азота в металле.

Кремний — очень хороший раскислитель и входит в электродные пок­рытия и флюсы в виде ферросилиция и кварцевого песка. Раскисление крем­нием происходит по реакции:

2FeO + Si = 2Fe + Si0₂.

Кроме того, про­текает реакция образования силика­тов SiO₂ + FeO = FeO • SiО₂. Полу­ченные оксид SiO₂ и силикат ок­сида железа (II) не растворяются в железе и выходят в шлак.

Углерод образует с кислородом газообразный оксид углерода (СО), который в стали не растворяется, а выделяется в виде пузырьков. При больших скоростях охлаждения оксид углерода не успевает выделиться из металла шва, образуя в нем газовые поры. Раскисление протекает по реак­ции:

FeO + С = Fe + СО.

Для пре­дупреждения пористости рекомендует­ся вводить в сварочную ванну крем­ний в таком количестве, чтобы пода­вить раскисляющее действие углерода.

Марганец является наиболее рас­пространенным активным раскислителем. Он входит во многие электродные покрытия и флюсы. Раскисление проходит по реакции:

FeO₄+ Мn = Fe + МnО.

Оксид марганца взаи­модействует с оксидом кремния и об­разует нерастворяющийся в стали си­ликат оксида марганца по реакции

МnО + SiO₂ = МnО • SiO₂.

FeS + Мn =МnS + Fe.

Сернистый мар­ганец также не растворяется в стали и выходит в шлак. Марганец вхо­дит в электродные покрытия и флю­сы в виде ферромарганца и мар­ганцевой руды.

Для восстановления первичного химического состава металла, а в не­которых случаях для улучшения механических свойств металла шва произ­водят легирование наплавляемого ме­талла. Цель легирования — воспол­нить выгорание основных примесей стали и ввести в металл шва элементы, придающие стали специальные качест­ва. Легирующие элементы: кремний, марганец, хром, молибден, вольфрам, титан и др. — входят в состав элек­тродных металлов, электродных пок­рытий, флюсов в чистом виде или в виде химических соединений. В элек­тродное покрытие или во флюс они входят, как правило, в виде фер­росплавов (ферросилиций, ферромар­ганец, феррохром, ферротитан, ферро­ванадий, ферромолибден и др.).

Сварка никелевых сплавов

Никелевые сплавы надежно соединяются всеми видами сварочных процессов. или методы, за исключением кузнечной сварки и кислородно-ацетиленовой сварки. Деформируемые никелевые сплавы можно сваривать в условиях, аналогичных условиям используется для сварки аустенитных нержавеющих сталей. Литые никелевые сплавы, особенно с высоким содержанием кремния возникают трудности при сварке.

Наиболее широко используемые процессы сварки не подверженных старению (упрочненные твердым раствором) деформируемые никелевые сплавы представляют собой газовольфрамовую дугу. сварка (GTAW), газовая дуговая сварка (GMAW) и дуга в среде защитного металла сварка (SMAW).Дуговая сварка под флюсом (SAW) и электрошлаковая сварка (ESW) имеют ограниченную применимость, как и дуговая плазменная сварка (PAW). Хотя Процесс GTAW предпочтителен для сварки дисперсионно-твердеющих сплавов, Также используются процессы GMAW и SMAW.

Никелевые сплавы обычно сваривают в растворе. Сплавы с дисперсионным упрочнением (PH) должны быть отожжены перед сваркой. если они подверглись операциям, которые приводят к высокой остаточной стрессы.

Обработка после сварки. Без послесварочной обработки, термической или химическая, требуется для поддержания или восстановления коррозионной стойкости, хотя в некоторых случаях полный отжиг на твердый раствор улучшает коррозию сопротивление. Для соответствия спецификации может потребоваться термообработка требования, такие как снятие напряжений в сборной конструкции для Избегайте старения или коррозионного растрескивания сварного изделия в парах плавиковой кислоты или каустической соды.Если сварка вызывает от умеренных до высоких остаточных напряжений, тогда сплавы PH будут после сварки и перед старением требуется отжиг для снятия напряжений.

Никель и никелевые сплавы склонны к охрупчиванию свинцом, сера, фосфор и другие легкоплавкие элементы. Эти материалы может присутствовать в смазке, масле, краске, маркировочных мелках или чернилах, формируя смазочные материалы, смазочно-охлаждающие жидкости, производственная грязь и химикаты для обработки.

Заготовки должны быть полностью очищены от посторонних материалов, прежде чем они будут с подогревом или сваркой.Заводскую грязь, масло и жир можно удалить паром. обезжиривание или протирка ацетоном или другим нетоксичным растворителем. Покрасить и другие материалы, не растворимые в обезжиривающих растворителях, могут требуют использования хлористого метилена, щелочных очистителей или специальных запатентованные соединения. Если щелочные очистители, содержащие натрий карбонат, то сами очистители нужно удалить перед сваркой. Рекомендуется опрыскивание или очистка горячей водой.Маркировочные чернила обычно можно удалить спиртом.

Обрабатывающий материал, внедрившийся в рабочий металл, может быть удаляется шлифованием, абразивно-струйной очисткой и протиркой 10% раствором HCl, с последующей тщательной промывкой водой. Оксиды также необходимо удалить из область, вовлеченная в сварочную операцию, в первую очередь из-за разницы между температурами плавления оксида и основного металла. Оксиды обычно удаляется шлифованием, механической обработкой, абразивоструйной очисткой или травлением.

Никелевые сплавы, как литые, так и деформируемые, и упрочненные твердым раствором или дисперсионно-упрочняемые, могут свариваться методом GTAW. В обычно рекомендуется добавление наполнителя. Электрод постоянного тока отрицательный (DCEN) рекомендуется как для ручной, так и для машинной сварки.

Защитный газ. Либо аргон, либо гелий, либо их смесь, используется в качестве защитного газа при сварке никеля и никелевых сплавов. Дополнения кислорода, диоксида углерода или азота в газообразный аргон обычно вызывает пористость или эрозия электрода.Аргон с небольшими количествами можно использовать водород (обычно 5%), который может помочь избежать пористости в чистом виде. никель, а также помогает уменьшить образование оксидов во время сварки.

Сварка дисперсионно-упрочняемых сплавов

Сплавы PH требуют специальных процедур сварки из-за их склонность к растрескиванию. В основном металле могут возникнуть трещины. зона термического влияния (HAZ) при старении или эксплуатации при температурах выше температуры старения из-за остаточного сварочного напряжения и стресс, вызванный осадками.

Перед сваркой этих сплавов обычно проводят отжиг на твердый раствор. После сварки выполняется соответствующая термическая обработка старением. Чтобы дальнейшее улучшение свойств сплава, полный отжиг после сварки с последующим после термообработки, может быть включен в процедуру сварки.

Обработки перед сваркой и после сварки. Любая часть, которая была подвергнута при сильном изгибе, волочении или других формовочных операциях следует отжиг перед сваркой.По возможности обогрев следует проводить в контролируемой атмосферная печь для ограничения окисления и минимизации последующей поверхности уборка.

Общие правила сварки . Сплавы с дисперсионной твердостью: обычно свариваются методом GTAW, но процессы SMAW и GMAW также применимо. Подвод тепла во время сварочных работ должен поддерживаться на уровне умеренно низкий уровень, чтобы получить максимально возможное соединение эффективность и минимизировать степень HAZ.Для многобортных или многослойные сварные швы, следует использовать много узких стрингеров, а не чем несколько больших и тяжелых бусин. Любые оксиды, образующиеся во время сварки, должны удалить абразивно-струйной очисткой или шлифованием. Если такие фильмы не снимать поскольку они накапливаются на многопроходных сварных швах, они могут стать толстыми достаточно, чтобы препятствовать плавлению сварных швов и образовывать неприемлемый оксид ламинарного типа стрингеры по оси шва.

Сварка литых никелевых сплавов

Литые никелевые сплавы можно соединять процессами GTAW, GMAW и SMAW.За оптимальные результаты, отливка должна быть отожжена на раствор перед сваркой снять некоторые напряжения отливки и обеспечить некоторую гомогенизацию литая конструкция. Легкое упрочнение затвердевшего металла после первого прохода снимет напряжения и, таким образом, уменьшит образование трещин на стыке сварной металл и литой металл. Обработка последующих проходов мало пользы, если вообще есть. Также желательно снятие напряжений после сварки.

Минимизация дефектов сварных швов

Дефекты и металлургические трудности, возникшие в К дуговой сварке никеля относятся:

• Пористость
• Восприимчивость к высокотемпературному охрупчиванию серой и другие загрязнения
• Трещины в сварном шве из-за большого тепловложения и чрезмерные скорости сварки
• Растрескивание под напряжением при эксплуатации.

Пористость. Кислород углекислый газ, азот или водород могут вызывать пористость в сварных швах. В процессах SMAW и SAW пористость может быть минимизирована при использовании электродов, содержащих раскисляющие или нитридообразующие элементы, такие как алюминий и титан. Эти элементы имеют сильную близость к кислород и азот и образуют с ними стабильные соединения. Присутствие Раскислители в любом типе электрода служат для уменьшения пористости. В кроме того, в хромсодержащем никеле гораздо меньше пористости. сплавов, чем в нехромсодержащих сплавах.

В процессах GMAW и GTAW пористость можно избежать, предотвращая доступ воздуха к расплавленному металлу шва. Газовая подпорка на нижней стороне иногда используется сварной шов. В процессе GTAW использование аргона до до 10% h3 в качестве защитного газа помогает предотвратить пористость. Пузырьки водорода эти формы в сварочной ванне собирают диффундирующий водород. Слишком водород (> 15%) в защитном газе может привести к водородной пористости.

Трещины .Горячее состояние сварных швов может быть вызвано загрязнением сера, свинец, фосфор, кадмий, цинк, олово, серебро, бор, висмут или любые другие элементы с низкой температурой плавления, образующие межзеренные пленки и вызывают сильное охрупчивание жидким металлом при повышенных температурах. Многие из эти элементы встречаются в припоях и припоях.

В результате такого загрязнения обычно происходит горячее растрескивание металла шва. Растрескивание в зоне термического влияния часто вызывается межкристаллитным проникновением. загрязнений с поверхности основного металла.Сера, которая присутствует в большинстве смазочно-охлаждающих масел, используемых для механической обработки, является частой причиной растрескивания в никелевых сплавах.

Растрескивание металла сварного шва также может быть вызвано слишком высоким тепловложением, в результате высокого сварочного тока и низкой скорости сварки. Скорость сварки имеют большое влияние на структуру затвердевания сварного шва. Высокая сварка скорости создают слезоточивую сварочную ванну, что приводит к неконкурентоспособности затвердевание зерна в центре сварного шва.По центральной линии сварного шва остаточные элементы будут собираться и вызывать горячие трещины по средней линии или ниже свойства при поперечном растяжении.

Кроме того, чрезмерное удерживание может привести к растрескиванию. Когда условия высокой фиксации присутствуют, как и в кольцевых сварных швах, самоудерживающиеся, все поверхности борта должны быть слегка выпуклыми. Несмотря на то что выпуклые валики практически не подвержены расщеплению по средней линии, вогнутые валики особенно подвержены растрескиванию по средней линии.К тому же, чрезмерное соотношение ширины к глубине или глубины к ширине может привести к растрескиванию может быть внутренним (то есть растрескиванием под поверхностью).

Коррозионное растрескивание под напряжением. Никель и никелевые сплавы не возникнут какие-либо металлургические изменения в металле шва или в ЗТВ, влияющая на нормальную коррозионную стойкость. Когда сплавы предназначен для контакта с такими веществами, как концентрированная едкий натр, фторсиликаты и некоторые соли ртути, однако сварные швы могут потребовать для снятия напряжений во избежание коррозионного растрескивания под напряжением.Никелевые сплавы обладают хорошей стойкостью к разбавленным растворам щелочей и хлоридов. Так как стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением увеличивается с увеличением содержания никеля, снятие напряжения сварных швов в сплавах с высоким содержанием никеля не обычно нужен.

Влияние шлака на металл шва. Поскольку готовые никелевые сплавы обычно используется в высокотемпературных средах и в коррозионных средах. среды, следует удалить весь шлак с готовых сварных деталей.Если шлак не удаляется в таких приложениях, то щели и ускоряются может возникнуть коррозия. Включения шлака между валиками шва снижают прочность сварного шва. Фториды в шлаке могут реагировать с влагой. или элементы окружающей среды для создания высококоррозионных соединений.

Урок 6 — Присадочные металлы из углеродистой и низколегированной стали для процессов сварки GMAW, GTAW и SAW

Урок 6 — Присадочные металлы из углеродистой и низколегированной стали для GMAW, GTAW и Процессы сварки SAW ® АВТОРСКОЕ ПРАВО 2000 ГРУППА ЭСАБ, ИНК.УРОК VI 6.5 ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕТАЛЛА НАПОЛНИТЕЛЯ 6.5.1 ER70S-2 — Эта классификация охватывает присадочные металлы, содержащие небольшое количество титана, цирконий и алюминий, в дополнение к обычным раскисляющим элементам марганца. неэ и кремний. Эти провода обычно называют «проволокой с тройным раскислением». Они будут производить качественные сварные швы на всех типах углеродистые или мягкие стали. Они особенно подходят для сварка ржавой углеродистой стали или иметь на поверхности окалину.Целостность сварного шва будет отличаться с количеством оксидов на поверхности из стали. Их можно использовать с CO ₂ , аргон-CO ₂ , или аргон-О ₂ смеси защитных газов. Oни хорошо работают в режиме короткого замыкания для вне положения сварка. 6.5.2 ЭР-70С-3 — присадочные металлы этой классификации содержат относительно низкий процент раскисления элементы; однако они являются одними из наиболее широко используемых проводов GMAW.Oни производить сварные швы хорошего качества, когда используется для сварки сталей с ободками (стали с высоким содержанием кислорода). палатка) с использованием аргона-О ₂ или аргон-CO ₂ как защитный газ. Использование прямого СО ₂ не рекомендуется при сварке сталей с бортиками. Допускается выполнение качественных сварных швов при сварке полузакрытой. (низкий уровень кислорода) и убитые (полностью раскисленные) стали с использованием аргона-O ₂ , аргона-CO ₂ , или прямой CO ₂ .6.5.2.1 Провода этой классификации могут быть используется для сварки в нерабочем положении при коротком замыкании режим переноса с использованием аргона-CO ₂ или CO ₂ защитный газ. 6.5.2.2 Когда CO ₂ используется защитный газ, следует избегать высоких сварочных токов, поскольку произведенные сварные швы могут не соответствовать минимальным предел прочности на разрыв и предел текучести согласно данной спецификации. 6.5.3 ER70S-4 — Содержит несколько более высокое содержание кремния и марганца чем ER70S-3 типа эти присадочные металлы будут производить металл шва с более высокой прочностью на растяжение.В основном используется для защиты CO ₂ газовые приложения, где необходима более высокая степень раскисления. 6.5.4 ER70S-5 — Присадочные материалы этой классификации содержат алюминий. а также кремний и марганец в качестве раскислителей. Добавление алюминия позволяет этим проводам использоваться на более высоких сварочные токи с CO ₂ в качестве защитного газа. Не используется для вне позиции передача типа короткого замыкания, потому что высокой текучести лужи.Может использоваться для сварки ржавых или грязные стали с небольшой потерей качество сварного шва. 6.5.5 ER70S-6 — Провода в этой классификации содержат высшую комбинацию раскислителей в виде кремния и марганца. Это позволяет использовать их для сварки. все виды углерода сталь, сталь с ровной кромкой, с использованием CO ₂ в качестве защитного газа. Производят ровно, хорошо фасонные бусины, и особенно хорошо подходит для сварки листового металла.Этот присадочный металл также пригоден для сварки в нерабочем положении с короткозамкнутой передачей. Умеренно заржавевший или покрытый чешуей

Раскисленная сталь

Раскисленная сталь — это сталь, из расплава которой в процессе выплавки стали удаляется определенная степень кислорода.Существует четыре типа, от полностью раскисленных до слегка раскисленных: убитых , полузабитых , закрытых и окаймленных . ^[1]

Типы

Раскислители добавляют в расплав либо до, либо после выпуска. Обратите внимание, что ни один из различных типов не лучше другого, но каждый полезен по-своему. ^[2]

Убито

Прокатная сталь — это сталь, которая была полностью раскислена добавлением реагента перед разливкой, так что при затвердевании практически не происходит выделения газа.Они характеризуются высокой степенью химической однородности и отсутствием газовой пористости. Говорят, что сталь «убита», потому что она тихо затвердевает в форме, при этом газ не выходит наружу. Для идентификации он отмечен буквой «K». ^[3]

Обычные раскислители включают алюминий, ферросилиций и марганец. Алюминий реагирует с растворенным газом с образованием оксида алюминия. Алюминий также имеет дополнительное преимущество, заключающееся в формировании штифтовых границ зерен, которые предотвращают рост зерен во время термообработки.Для сталей той же марки закаленная сталь будет тверже, чем сталь с оправой. ^[4]

Основным недостатком необработанной стали является то, что она страдает глубокими дефектами усадки трубы. Чтобы свести к минимуму количество металла, который необходимо выбрасывать из-за усадки, используется большая вертикальная форма с горячим верхом. Обычные слитки раскисленной стали имеют выход 80% по массе. ^[2]

Обычно раскисленные стали включают легированные стали, нержавеющие стали ^[3] , жаропрочные стали ^[3] , стали ^[3] с содержанием углерода более 0.25%, стали, используемые для поковок, конструкционные стали с содержанием углерода от 0,15 до 0,25%, а также некоторые специальные стали с более низким содержанием углерода. ^[4] Также применяется для любых стальных отливок. ^[5] Обратите внимание, что чем меньше содержание углерода, тем больше проблем с неметаллическими включениями. ^[6]

Полубит

Полуразрушенная сталь в основном представляет собой раскисленную сталь, но оставшийся монооксид углерода оставляет пористость типа пузырьков, распределенную по всему слитку.Пористость исключает наличие трубы в закаленной стали и увеличивает выход продукции примерно до 90% по весу. Полужирная сталь обычно используется для конструкционной стали с содержанием углерода от 0,15 до 0,25% углерода, потому что она прокатывается, что закрывает пористость. Он также используется для приложений Drawing_ (производство). ^{[3] [7]}

с оправой

Сталь с ободком

, также известная как сталь для вытяжки , содержит небольшое количество ^[8] или отсутствие раскислителя, добавленного к ней во время литья, что приводит к быстрому выделению окиси углерода из слитка.В результате на поверхности образуются небольшие раковины, которые позже закрываются в процессе горячей прокатки. Другой результат — разделение элементов; почти весь углерод, фосфор и сера перемещаются к центру слитка, оставляя на внешней стороне слитка почти идеальный «ободок» из чистого железа. Это дает слитку отличную поверхность из-за этого железного обода, но также формирует наиболее сегрегированный состав. Большая часть стали с оправой имеет содержание углерода ниже 0,25% углерода и содержание марганца ниже 0.6%, не легирован алюминием, кремнием и титаном. Этот тип стали обычно используется для холодной гибки, холодной штамповки, холодной высадки и, как следует из названия, волочения. Из-за неоднородности легирующих элементов не рекомендуется для горячей обработки. ^{[3] [5] [7] [9]}

Крышка

Сталь с крышкой начинается как сталь с кромкой, но на этапе затвердевания слиток закрывается. Это можно сделать, буквально накрыв изложницу или добавив раскислитель.Затем верхняя часть слитка образует сплошной слой стали, но обод остальной части слитка тоньше, чем у стали с ободком. Также меньше сегрегация примесей. ^[7]

Предел текучести стали с ободом и крышкой немного выше, чем у полузатопленной стали. Эти типы сталей обычно используются для производства листового и полосового металла из-за их превосходного состояния поверхности. ^[7] Он также используется в большинстве операций холодной обработки.