Легированная сталь — это сплав металлов. Основным элементом в нем является железо, дополняющееся углеродом, количество которого влияет на качество и сорт стали. В состав этого материала преднамеренно добавляется один или несколько элементов, кроме углерода, для создания требуемого свойства.
Виды стали.
К легирующим элементам относят:
- молибден;
- хром;
- ванадий;
- никель;
- марганец;
- бор.
Благодаря легированию повышается коррозионностойкость стали, ее твердость, долговечность и прочие качества. Чтобы иметь полное представление об этом материале, необходимо рассмотреть свойства свариваемости легированных сталей.
Основные виды легированной стали и ее свойства
Легированная сталь подразделяется на три вида:
- низколегированная, легирующие элементы в которой не превышают 2.5%;
- среднелегированная, с элементами от 2.5 до 10%;
- высоколегированная, где элементов содержится более 10%.
В зависимости от преобладания тех или иных элементов, сталь так и называется, например хромистая, ванадиевая, хромоникелевая и т.д. Каждая легированная сталь маркируется по буквам: Х — хромистая, М — молибденовая, В — вольфрамовая, Ф — ванадиевая, Г — марганцевая, К — кобальтовая, Р — борная, Ю — алюминиевая, С — кремневая, Т — титановая, Б — ниобиевая, А — азотная.
Свойства и назначение легированных сталей.
Независимо от своей марки, такая сталь подразделяется по типам:
- нержавеющая;
- жаростойкая;
- кислотостойкая;
- окалиностойкая.
Благодаря разделам по типам определяется область применения каждого вида материала.
Низколегированный материал: характеристики
Низколегированные изделия наиболее распространены, так как свойства таких материалов модифицируются различными элементами. Это необходимо для того, чтобы обеспечить максимальную твердость, коррозийную стойкость, прочность, а также ударную вязкость, в отличие от материала, содержащего углерод. Чтобы добиться подобных качеств, сплавы подвергают термообработке.
В случае когда в низколегированном изделии большой процент углерода, чаще всего оно трудно сваривается. Ну, а при снижении углерода от 0.1 до 0.3% свариваемость максимально увеличивается, увеличивается и формуемость с сохранением прочности.
К самому популярному варианту относится нержавеющая сталь. Такой материал содержит минимум 10% хрома. Она способна противостоять образованию коррозии и пятен, в отличие от обычной модификации.
Свариваемость легированной стали
Легированная сталь нашла свое широкое применение в конструкциях мостов, высоких башнях и подъемном оборудовании.
Схема особенностей сварки высоколегированных сталей.
Благодаря повышенной ударной прочности, твердости, эластичности, используя инновационные дизайны, свариваются наиболее легкие конструкции и при этом происходит значительная экономия.
Сваривается подобная композиция довольно непросто, и этот процесс является сложным, который требует знаний и подготовки.
Проблема может состоять в том, что термическая обработка закаленной стали может привести к растрескиванию, в случае если не принять меры осторожности при свариваемости сталей.
Свойства стали, такие как прочность, твердость и пластичность, обеспечиваются воздействием специальных температур. Это называется закалкой и отпуском.
Принцип закалки заключается в возрастающем нагреве металла в печах до необходимой температуры. Сталь при такой температуре находится определенное время, далее резко подвергается охлаждению до комнатной температуры.
Первоначально закаленная сталь является хрупкой, а для восстановления пластичности важно произвести второй этап закалки, при котором сталь нагревается промежуточной температурой на протяжении требуемого времени и далее подвергается охлаждению.
Подобные процессы способны изменять микроструктуру стали, чтобы придать ей необходимые механические свойства. Даже несмотря на то что, используя различные способы сварки, легированная сталь подвергается неоднократному процессу нагревания и охлаждения.
При закалке, так же как и при сварке, материал приобретает твердость, хрупкость и склонность к растрескиванию из-за внутреннего напряжения.
Немаловажный фактор — это повышение температуры и скорость охлаждения, а также присутствие легирующих составляющих (их количество).
Чем опасен обычный водород?
Меры предупреждения деформирования сварных изделий из легированной стали.
При сваривании легированной стали самым опасным из газов является водород, так как он способен спровоцировать образование трещин. Как правило, он может проникнуть с влажными электродами или при других обстоятельствах, связанных с некачественной обработкой швов.
Чаще всего он поглощается при расплаве в атомарной форме, во время повышения температур, вследствие чего он отклоняется.
Так, применение низководородных электродов используют при сваривании сплавов стали в ограниченном месте. Такие электроды должны храниться в сухих местах, чтобы избежать впитывания влаги.
Особенности сварки легированной стали
При сварке подобной стали можно использовать любые методы, выбор которых может зависеть только от целей экономии и практичности.
Но все-таки важно соблюдать меры безопасности. К ним относится:
- минимальный расход водорода;
- нагревание свариваемого материала.
Это необходимо, чтобы исключить холодные трещины. С учетом этих причин экранированная сварка должна производиться с применением низководородных электродов. При этом выбор присадочного металла должен соответствовать металлу свариваемого шва не по химическому составу, а с учетом механических свойств, которые образуются в процессе термообработки. Большинство электродов не соответствует принятым стандартам специального назначения.
Содержание газа вольфрама в дуговой сварке является оптимальным, для того чтобы минимизировать содержание водорода.
Сваривание легированной стали должен выполнять только квалифицированный мастер и с соблюдением технологических правил. Сварка должна производиться в кратчайшие сроки и желательно в непрерывном режиме. Сваривать сталь, предрасположенную к образованию трещин, следует в закрытом пространстве, где температура должна быть не ниже 40 градусов.
Свариваемый материал должен быть абсолютно чистым и сухим, и на нем не должно быть влажных образований. Сварка должна выполняться при постоянном переменном токе, который выбирается с учетом толщины стали.
При обработке высоколегированной стали можно применять также ручную дуговую или механизированную сварку с применением флюса или с использованием защитных газов.
