Почему высокоуглеродистую сталь труднее сваривать

К высокоуглеродистой стали относится w(C) выше 0,6% углеродистой стали, которая имеет большую склонность к закалке, чем среднеуглеродистая сталь, и к образованию высокоуглеродистого мартенсита, более чувствительного к образованию холодных трещин.

В то же время мартенситная организация, образующаяся в зоне термического влияния сварного шва, имеет твердые и хрупкие свойства, что приводит к значительному снижению пластичности и вязкости соединения, поэтому свариваемость высокоуглеродистой стали достаточно плохая, и для обеспечения работоспособности соединения необходимо применять специальный сварочный процесс.

Поэтому в сварной конструкции вообще применяется редко. Высокоуглеродистая сталь в основном используется для изготовления деталей машин, требующих высокой твердости и износостойкости, таких как валы, крупные шестерни и муфты и т. д.

Для экономии стали и упрощения процесса обработки эти детали машин также часто объединяют в сварные конструкции. В тяжелом машиностроении также встречается сварка деталей из высокоуглеродистой стали.

При разработке процесса сварки сварных изделий из высокоуглеродистых сталей следует проводить комплексный анализ различных дефектов сварки, которые могут возникнуть, и соответствующие технологические мероприятия по сварке.

---

1 Свариваемость высокоуглеродистой стали

1.1 Метод сварки

Высокоуглеродистую сталь в основном применяют для изготовления конструкций высокой твердости и высокой износостойкости, поэтому основными методами сварки являются электродуговая сварка, пайка твердым припоем и сварка под флюсом.

1.2 Сварочный материал

Сварка высокоуглеродистой стали обычно не требует прочности соединения и основного материала. Дуговая сварка сварочным электродом обычно используется для удаления серы, низкого содержания водорода при диффузии наплавленного металла, хорошей прочности сварочного стержня с низким содержанием водорода. В соответствии с требованиями к металлу сварного шва, основному материалу и другой прочности следует использовать соответствующий уровень электрода с низким содержанием водорода; В металле сварного шва, основном материале и другой прочности уровень прочности следует использовать ниже основного материала электрода с низким содержанием водорода, не забывайте выбирать уровень прочности, чем уровень прочности основного материала с высоким содержанием водорода. Если основной материал не допускает предварительного нагрева при сварке, чтобы предотвратить холодное растрескивание в зоне термического влияния, можно использовать сварочный стержень из аустенитной нержавеющей стали для получения хорошей пластичности и стойкости к растрескиванию аустенитной организации.

1.3 Подготовка фаски

Чтобы ограничить массовую долю углерода в металле сварного шва, коэффициент плавления должен быть уменьшен, поэтому при сварке обычно используйте U- или V-образные фаски, а также обратите внимание на фаску и фаску с обеих сторон в диапазоне 20 мм от масла, ржавчины и другой обработки.

1.4 Предварительный подогрев

Сварка электродом из конструкционной стали, сварка должна быть предварительно нагрета, контроль температуры предварительного нагрева составляет 250 ℃ ~ 350 ℃.

1.5 Межслойная обработка

Многослойная многоканальная сварка, первая сварка с использованием сварочного стержня малого диаметра, сварка малым током. Обычно помещайте заготовку в полустоячую сварку или используйте боковое качание сварочного стержня, чтобы вся зона термического воздействия основного материала нагрелась за короткий период времени, чтобы получить эффект предварительного нагрева и изоляции.

1.6 Термическая обработка после сварки

Сразу после сварки заготовку помещают в нагревательную печь и выдерживают при температуре 650°С для отжига для снятия напряжений.

---

2 дефекта сварки высокоуглеродистой стали и меры профилактики

Из-за высокой углеродистости стали склонность к закалке очень велика, при сварке склонны к образованию горячих и холодных трещин.

2.1 Меры профилактики термического растрескивания

(1) контролировать химический состав сварного шва, строгий контроль содержания серы и фосфора и правильно увеличивать количество марганца, чтобы улучшить организацию сварного шва и уменьшить сегрегацию.

2) Контролируйте форму участка сварного шва, соотношение ширины и глубины должно быть немного больше, чтобы избежать отклонения центра сварного шва.

(3) для жестких сварных деталей следует выбрать соответствующие параметры сварки, соответствующий порядок и направление сварки.

4) При необходимости принимаются меры по предварительному нагреву и медленному охлаждению для предотвращения образования термических трещин.

(5) улучшить щелочность электрода или флюса, чтобы уменьшить содержание примесей в сварном шве и улучшить степень сегрегации.

2.2 Меры по предотвращению холодного растрескивания 

1) Предварительный нагрев перед сваркой и медленное охлаждение после сварки не только снижает твердость и хрупкость зоны термического влияния, но и ускоряет диффузию водорода наружу в сварном шве.

2) Выбор соответствующих сварочных мероприятий.

3) Примите подходящую последовательность сборки и сварки, чтобы уменьшить напряжение сварного соединения и улучшить напряженное состояние сварных деталей.

4) Выберите подходящие сварочные материалы, высушите сварочный стержень и флюс перед сваркой и подготовьте их по ходу работы.

5) Перед сваркой необходимо тщательно удалить воду, ржавчину и другую грязь с поверхности основного металла вокруг фаски, чтобы уменьшить содержание диффузионного водорода в сварном шве.

6) Обработку водородом следует проводить непосредственно перед сваркой, чтобы водород мог полностью выйти из сварного соединения.

7) Отжиг для снятия напряжений следует проводить сразу после сварки, чтобы способствовать диффузии водорода в сварном шве наружу.