Podsumowanie spawania stali niskowęglowych ulepszanych cieplnie

Ten rodzaj stali, jako spawana stal konstrukcyjna o wysokiej wytrzymałości, zawartość węgla jest ograniczona do niskiej, zwykle mniejszej niż 0,18% frakcji masowej węgla, a przy projektowaniu składu stopu uwzględniane są również wymagania spawalności, więc spawanie stali hartowanej o niskiej zawartości węgla jest w zasadzie podobne do stali znormalizowanej. Podczas spawania występują głównie następujące problemy.

① pękanie termiczne w spoinie i pękanie upłynniające w strefie wpływu ciepła. Stal hartowana niskowęglowa, ogólnie o niskiej zawartości węgla i wysokiej zawartości manganu, kontrola S, P jest również węższa, więc tendencja do pękania termicznego jest mniejsza, ale niskostopowa stal o wysokiej wytrzymałości o wysokiej zawartości niklu i manganu, zwiększy tendencję do pękania termicznego i pękania upłynniającego.

② Pękanie na zimno. Ponieważ ten rodzaj stali zawiera więcej pierwiastków stopowych, które mogą poprawić hartowność, istnieje duża tendencja do pękania na zimno. Jednakże, ze względu na wysoki punkt Ms tego typu stali, jeśli złącze może być chłodzone wolniej w tej temperaturze, tak aby wytworzony martenzyt miał czas na przeprowadzenie obróbki „samoodpuszczania”, w pewnym stopniu aby zmniejszyć tendencję do pękania na zimno, więc rzeczywista tendencja do pękania na zimno niekoniecznie jest duża.

③ Podgrzej ponownie pękanie. Niskowęglowa stal hartowana zawiera V, Mo, Nb, Cr i inne silne pierwiastki tworzące węgliki, dlatego ma pewną tendencję do pękania po ponownym nagrzaniu.

④ Zmiękczanie strefy wpływu ciepła. Zmiękczenie następuje w obszarze pomiędzy pierwotną temperaturą odpuszczania materiału podstawowego, gdy temperatura zgrzewania osiągnęła Ac1. Im niższa pierwotna temperatura odpuszczania, tym większy zakres strefy mięknienia i tym większy stopień zmiękczenia.

⑤ kruchość strefy wpływu ciepła. Jeżeli w strefie przegrzania wytwarza się martenzyt niskowęglowy i udział objętościowy bainitu dolnego wynoszący 10–30%, można uzyskać wysoką wytrzymałość. Jednak gdy szybkość chłodzenia jest zbyt duża i tworzy się frakcja objętościowa 100% martenzytu o niskiej zawartości węgla, wytrzymałość spada; gdy szybkość chłodzenia jest z jednej strony zbyt mała, tak że zgrubienie ziarna, z drugiej strony w strefie przegrzanej spowoduje wytworzenie martenzytu niskowęglowego, bainitu i pierwiastków MA o organizacji mieszanej, co spowoduje, że strefa przegrzana wytworzy poważniejszą kruchość.

Przy spawaniu stali hartowanej σs ≥ 980 MPa należy stosować spawanie łukiem wolframowym lub spawanie wiązką elektronów i inne metody spawania. W przypadku stali hartowanej niskowęglowej o σs < 980 MPa można stosować spawanie łukiem elektrodowym, automatyczne spawanie łukiem krytym, spawanie w osłonie roztopionego gazu i spawanie łukiem wolframowym. Jednak w przypadku stali σs ≥ 686 MPa najodpowiedniejszą metodą automatycznego spawania jest spawanie w osłonie roztopionego gazu. Dodatkowo w przypadku konieczności stosowania spawania łukiem krytym wielodrutowym i spawania elektrożużlowego oraz innych metod spawania z dużym dopływem ciepła i bardzo małą szybkością chłodzenia, konieczne jest przeprowadzenie odpuszczania po spawaniu.

Jeżeli dopływ ciepła zostanie zwiększony do maksymalnej dopuszczalnej wartości, gdy nie można uniknąć pęknięć, należy zastosować środki podgrzewania wstępnego. W przypadku stali hartowanej niskowęglowej celem wstępnego podgrzewania jest głównie zapobieganie pękaniu na zimno, a podgrzewanie wstępne może mieć szkodliwy wpływ na wytrzymałość, dlatego powszechnie stosuje się je do spawania stali hartowanej niskowęglowej o niższej temperaturze podgrzewania wstępnego (≤ 200 ℃). Podgrzewanie wstępne ma głównie na celu zmniejszenie szybkości chłodzenia przemiany martenzytu, poprzez efekt samoodpuszczania martenzytu w celu poprawy odporności na pękanie. Gdy temperatura wstępnego podgrzewania jest zbyt wysoka, nie tylko zapobieganie wyziębieniu nie jest konieczne, ale spowoduje, że szybkość chłodzenia 800-500 ℃ będzie niższa niż pojawienie się krytycznej szybkości chłodzenia kruchej tkanki mieszanej, tak że strefa wpływu ciepła wydaje się oczywistą kruchością, aby uniknąć ślepego zwiększania temperatury podgrzewania wstępnego, która obejmuje również temperaturę międzywarstwową.

Stal odpuszczana niskowęglowa po spawaniu na ogół nie jest już poddawana obróbce cieplnej, dlatego przy doborze materiałów spawalniczych powstały metal spoiny powinien być zbliżony do właściwości mechanicznych materiału rodzimego w stanie spoiny. W szczególnych przypadkach, np. gdy sztywność konstrukcji jest bardzo duża, trudno uniknąć pęknięć na zimno, jako spoiwo należy wybrać materiał o nieco niższej wytrzymałości niż materiał bazowy.