Чому високовуглецеву сталь важче зварювати

Високовуглецева сталь відноситься до w (C) вище 0,6% вуглецевої сталі, яка має більшу тенденцію до зміцнення, ніж середньовуглецева сталь, і утворення високовуглецевого мартенситу, більш чутливого до утворення холодних тріщин.

У той же час мартенситна організація, що утворилася в зварюваній зоні термічного впливу, має тверді та крихкі властивості, що призводить до значного зниження пластичності та в’язкості з’єднання, тому зварюваність високовуглецевої сталі є досить поганою, і для забезпечення продуктивності з’єднання необхідно застосовувати спеціальний процес зварювання.

Тому в зварних конструкціях, як правило, рідко використовуються. Високовуглецева сталь в основному використовується для деталей машин, які вимагають високої твердості та зносостійкості, таких як вали, великі шестерні та муфти тощо.

Для економії сталі та спрощення процесу обробки ці деталі машин також часто об’єднують у зварні конструкції. У важкому машинобудуванні також зустрічається зварювання компонентів з високовуглецевої сталі.

При розробці процесу зварювання зварних виробів з високовуглецевої сталі необхідно провести комплексний аналіз різних дефектів зварювання, які можуть виникнути, і вжити відповідних заходів щодо процесу зварювання.

---

1 Зварюваність високовуглецевої сталі

1.1 Спосіб зварювання

Високовуглецева сталь в основному використовується для виготовлення конструкцій високої твердості та високої зносостійкості, тому основними методами зварювання є дугове зварювання електродом, пайка та зварювання під флюсом.

1.2 Зварювальний матеріал

Зварювання високовуглецевої сталі, як правило, не вимагає міцності з’єднання та основного матеріалу. Дугове зварювання зварювальним електродом зазвичай використовується для видалення сірчаної ємності, низького вмісту водню при дифузії наплавленого металу, хорошої міцності зварювального стрижня з низьким вмістом водню. У вимогах до металу зварного шва та основного матеріалу та іншої міцності слід використовувати відповідний рівень низьководневого електрода; у металі зварного шва та основному матеріалі та іншій міцності рівень міцності повинен бути нижчим від основного матеріалу електрода з низьким вмістом водню, пам’ятайте, що не варто вибирати рівень міцності, ніж основний матеріал високого електрода. Якщо основний матеріал не допускається попередньо нагрівати під час зварювання, щоб запобігти холодному розтріскуванню в зоні термічного впливу, можна використовувати зварювальний стрижень з аустенітної нержавіючої сталі для отримання високої пластичності та стійкості до розтріскування.

1.3 Підготовка фаски

Для того, щоб обмежити масову частку вуглецю в металі зварного шва, слід зменшити коефіцієнт плавлення, тому під час зварювання використовуйте U- або V-подібні фаски та зверніть увагу на фаски та фаски з обох сторін діапазону 20 мм від масла, іржі та іншої обробки.

1.4 Попередній нагрів

Зварювання конструкційної сталі електродом, зварювання необхідно попередньо нагріти, контроль температури попереднього нагрівання при 250 ℃ ~ 350 ℃.

1.5 Міжшарова обробка

Багатошарове багатоканальне зварювання, перше зварювання зварювальним прутом малого діаметра, зварювання малим струмом. Як правило, розміщуйте заготовку в напівстоячому зварювальному стані або використовуйте бічний поворот зварювального стрижня, щоб уся зона термічного впливу основного матеріалу нагрівалася за короткий проміжок часу, щоб отримати ефект попереднього нагріву та ізоляції.

1.6 Термообробка після зварювання

Одразу після зварювання заготовку поміщають у нагрівальну піч і витримують при 650°C для відпалу для зняття напруги.

---

2 Дефекти зварювання високовуглецевої сталі та заходи профілактики

Завдяки високовуглецевій сталі тенденція до зміцнення є дуже великою, під час зварювання схильна до гарячого та холодного розтріскування.

2.1 Заходи профілактики термічного розтріскування

(1) контролюйте хімічний склад зварного шва, суворо контролюйте вміст сірки та фосфору та належним чином збільшуйте кількість марганцю для покращення організації зварного шва та зменшення сегрегації.

2) Контролюйте форму зварного шва, відношення ширини до глибини має бути трохи більшим, щоб уникнути відхилення центру зварного шва.

(3) для жорстких зварних частин слід вибрати відповідні параметри зварювання, відповідний порядок і напрямок зварювання.

4) За необхідності вживаються заходи попереднього нагрівання та повільного охолодження, щоб запобігти утворенню термічних тріщин.

(5) покращити лужність електрода або флюсу, щоб зменшити вміст домішок у зварному шві та покращити ступінь сегрегації.

2.2 Заходи запобігання холодного розтріскування 

1) Попередній нагрів перед зварюванням і повільне охолодження після зварювання не тільки знижує твердість і крихкість зони термічного впливу, але також прискорює зовнішню дифузію водню в зварному шві.

2) Вибір відповідних заходів зварювання.

3）Виберіть відповідну послідовність складання та зварювання, щоб зменшити напругу зварного з’єднання та покращити напружений стан зварних частин.

4) Виберіть відповідні зварювальні матеріали, висушіть зварювальний стрижень і флюс перед зварюванням і надайте їх під час роботи.

5) Перед зварюванням слід ретельно видалити воду, іржу та інший бруд на поверхні основного металу навколо фаски, щоб зменшити вміст розсіяного водню в зварному шві.

6) Обробку воднем слід проводити безпосередньо перед зварюванням, щоб водень міг повністю вийти зі зварного з'єднання.

7) Обробку відпалу для зняття напруги слід проводити відразу після зварювання, щоб сприяти дифузії водню в зварному шві назовні