Kebolehkimpalan keluli: pengelasan. Kumpulan keluli kebolehkimpalan

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-02 14:00

Keluli ialah bahan struktur utama. Ia adalah aloi besi-karbon yang mengandungi pelbagai kekotoran. Semua komponen yang termasuk dalam komposisinya mempengaruhi sifat jongkong. Salah satu ciri teknologi logam ialah keupayaan untuk membentuk sambungan kimpalan berkualiti tinggi.

Faktor yang menentukan kebolehkimpalan keluli

Penilaian kebolehkimpalan keluli dibuat oleh nilai penunjuk utama - setara karbon С_{equiv. Ini ialah pekali bersyarat yang mengambil kira tahap pengaruh kandungan karbon dan unsur pengaloian utama pada ciri-ciri kimpalan.}

Faktor berikut mempengaruhi kebolehkimpalan keluli:

1. Kandungan karbon.
2. Kehadiran kekotoran berbahaya.
3. Tahap doping.
4. Paparan struktur mikro.
5. Keadaan persekitaran.
6. Ketebalan logam.

Parameter yang paling bermaklumat ialah komposisi kimia.

Pengagihan keluli mengikut kumpulan kebolehkimpalan

Tertakluk kepadasemua faktor ini, kebolehkimpalan keluli mempunyai ciri yang berbeza.

Pengkelasan keluli mengikut kebolehkimpalan.

• Baik (apabila С_{eq≧0, 25%): untuk bahagian keluli karbon rendah; tidak bergantung pada ketebalan produk, keadaan cuaca, ketersediaan kerja persediaan.}
• Memuaskan (0.25%≦С_{eq≦0.35%): terdapat sekatan pada keadaan persekitaran dan diameter struktur yang dikimpal (suhu udara sehingga -5, dalam keadaan tenang cuaca, ketebalan sehingga 20 mm).}
• Terhad (0.35%≦C_{eq≦0.45%): Prapemanasan diperlukan untuk membentuk jahitan yang berkualiti. Ia menggalakkan transformasi austenit yang "licin", pembentukan struktur yang stabil (feritik-pearlitik, bainit).}
• Buruk (С_{eq≧0, 45%): pembentukan sambungan kimpalan yang stabil secara mekanikal adalah mustahil tanpa penyediaan suhu sebelumnya pada tepi logam, serta rawatan haba berikutnya daripada struktur yang dikimpal. Pemanasan tambahan dan penyejukan lancar diperlukan untuk membentuk struktur mikro yang diingini.}

Kumpulan kebolehkimpalan keluli memudahkan untuk menavigasi ciri teknologi pengimpalan gred khusus aloi besi-karbon.

Rawatan haba

Bergantung pada kumpulan kebolehkimpalan keluli dan ciri teknologi yang sepadan, ciri sambungan dikimpal boleh dilaraskan menggunakan kesan suhu berturut-turut. Terdapat 4 kaedah utama rawatan haba: pengerasan, pembajaan,penyepuhlindapan dan penormalan.

Yang paling biasa ialah pelindapkejutan dan pembajaan untuk kekerasan dan kekuatan kimpalan serentak, pelepasan tekanan, pencegahan retak. Tahap pembajaan bergantung pada bahan dan sifat yang diingini.

Rawatan haba struktur logam semasa kerja persediaan dijalankan:

• penyepuhlindapan - untuk melegakan tekanan di dalam logam, memastikan kelembutan dan kelenturannya;
• dipanaskan untuk meminimumkan perbezaan suhu.

Pengurusan rasional pengaruh suhu membolehkan:

• sediakan bahagian untuk bekerja (hilangkan semua tekanan dalaman dengan mengisar bijirin);
• kurangkan perbezaan suhu pada logam sejuk;
• tingkatkan kualiti objek yang dikimpal dengan membetulkan struktur mikro secara terma.

Pembetulan sifat mengikut perbezaan suhu boleh menjadi setempat atau umum. Pemanasan tepi dijalankan menggunakan peralatan arka gas atau elektrik. Relau khas digunakan untuk memanaskan keseluruhan bahagian dan menyejukkannya dengan lancar.

Pengaruh struktur mikro pada sifat

Intipati proses rawatan haba adalah berdasarkan perubahan struktur di dalam jongkong dan kesannya pada logam pepejal. Jadi, apabila dipanaskan pada suhu 727 ˚C, ia adalah struktur austenit berbutir bercampur. Kaedah penyejukan menentukan pilihan transformasi:

1. Di dalam ketuhar (kelajuan 1˚C/min) - struktur perlit terbentuk dengan kekerasan kira-kira 200 HB (kekerasan Brinell).
2. Hidupudara (10˚С/min) – sorbitol (butir ferit-perlit), kekerasan 300 HB.
3. Minyak (100˚C/min) – troostit (struktur mikro ferit-simentit), 400 HB.
4. Air (1000˚C/min) – martensit: keras (600 HB) tetapi struktur acicular rapuh.

Sambungan kimpalan mesti mempunyai kekerasan, kekuatan, penunjuk kualiti keplastikan yang mencukupi, jadi ciri-ciri martensit jahitan tidak boleh diterima. Aloi karbon rendah mempunyai struktur ferit, ferit-pearlitik, ferit-austenit. Keluli karbon sederhana dan aloi sederhana - pearlitik. Karbon tinggi dan aloi tinggi - martensitik atau troostit, yang penting untuk dibawa ke bentuk ferit-austenit.

Kimpalan keluli lembut

Kebolehkimpalan keluli karbon ditentukan oleh jumlah karbon dan kekotoran. Mereka mampu terbakar, bertukar menjadi bentuk gas dan memberikan keliangan jahitan berkualiti rendah. Sulfur dan fosforus boleh tertumpu pada tepi bijirin, meningkatkan kerapuhan struktur. Kimpalan adalah yang paling mudah, bagaimanapun, memerlukan pendekatan individu.

Keluli karbon kualiti biasa dibahagikan kepada tiga kumpulan: A, B dan C. Kerja kimpalan dijalankan dengan logam kumpulan C.

Kebolehkimpalan gred keluli VST1 - VST4, mengikut GOST 380-94, dicirikan oleh ketiadaan sekatan dan keperluan tambahan. Kimpalan bahagian dengan diameter sehingga 40 mm berlaku tanpa pemanasan. Penunjuk yang mungkin dalam gred: G - kandungan mangan yang tinggi; kp, ps, cn - "mendidih", "separa tenang", "tenang"masing-masing.

Keluli berkualiti rendah karbon diwakili oleh gred dengan sebutan perseratus karbon, menunjukkan tahap penyahoksidaan dan kandungan mangan (GOST 1050-88): keluli 10 (juga 10kp, 10ps, 10G), 15 (juga 15kp, 15ps, 15G), 20 (juga 20kp, 20ps, 20G).

Untuk memastikan kimpalan yang berkualiti, adalah perlu untuk menjalankan proses ketepuan kolam kimpalan dengan karbon C dan mangan Mn.

Kaedah kimpalan:

1. Arka manual menggunakan elektrod khas yang dikalsin pada mulanya, dengan diameter 2 hingga 5 mm. Jenis: E38 (untuk kekuatan sederhana), E42, E46 (untuk kekuatan yang baik sehingga 420 MPa), E42A, E46A (untuk kekuatan tinggi struktur kompleks dan operasinya dalam keadaan khas). Kimpalan dengan rod OMM-5 dan UONI 13/45 dijalankan di bawah tindakan arus terus. Bekerja dengan elektrod TsM-7, OMA-2, SM-11 dijalankan dengan arus apa-apa ciri.
2. Kimpalan gas. Selalunya tidak diingini, tetapi mungkin. Ia dijalankan menggunakan wayar pengisi Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08GS. Logam karbon rendah nipis (d 8mm) dikimpal dengan cara kiri, tebal (d 8mm) - dengan cara yang betul. Kekurangan dalam sifat jahitan boleh dikeluarkan dengan menormalkan atau menyepuhlindap.

Kimpalan keluli karbon rendah dilakukan tanpa pemanasan tambahan. Untuk butiran borang yang ringkas, tiada sekatan. Adalah penting untuk melindungi struktur isipadu dan kekisi daripada angin. Adalah wajar untuk mengimpal objek kompleks dalam bengkel pada suhu tidak lebih rendah daripada 5˚С.

Oleh itu, untuk gred VST1 - VST4, keluli 10 - keluli 20 - kebolehkimpalan adalah baik, secara praktik altanpa sekatan, memerlukan pemilihan individu standard bagi kaedah kimpalan, jenis elektrod dan ciri semasa.

Keluli struktur karbon sederhana dan tinggi

Ketepuan aloi dengan karbon mengurangkan keupayaannya untuk membentuk sebatian yang baik. Dalam proses kesan haba arka atau nyalaan gas, sulfur terkumpul di sepanjang tepi bijirin, membawa kepada kerapuhan merah, fosforus kepada kerapuhan sejuk. Selalunya, bahan yang dialoi dengan mangan dikimpal.

Ini termasuk keluli struktur kualiti biasa VSt4, VSt5 (GOST 380-94), berkualiti tinggi 25, 25G, 30, 30G, 35, 35G, 40, 45G (GOST 1050-88) pelbagai pengeluaran metalurgi.

Intipati kerja adalah untuk mengurangkan jumlah karbon dalam kolam kimpalan, menenun logam di dalamnya dengan silikon dan mangan, dan memastikan teknologi optimum. Pada masa yang sama, adalah penting untuk mengelakkan kehilangan karbon yang berlebihan, yang boleh menyebabkan ketidakstabilan sifat mekanikal.

Ciri-ciri kimpalan dengan keluli karbon sederhana dan tinggi:

1. Pemanasan tepi awal sehingga 100-200˚С untuk lebar sehingga 150 mm. Hanya gred Vst4 dan keluli 25 dikimpal tanpa pemanasan tambahan. Untuk keluli karbon sederhana dengan kebolehkimpalan yang memuaskan, normalisasi penuh dilakukan sebelum memulakan kerja. Pra penyepuhlindapan diperlukan untuk keluli karbon tinggi.
2. Kimpalan arka dijalankan dengan elektrod berkalsin bersalut, dalam julat saiz dari 3 hingga 6 mm (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7), di bawah arus terus. mungkin untuk bekerjafluks atau gas pelindung (CO_{2, argon).}
3. Kimpalan gas dilakukan dengan nyalaan pengkarburan, kaedah tangan kiri, dengan pemanasan awal pada suhu 200˚C, dengan bekalan kuasa rendah asetilena yang seragam.
4. Rawatan haba wajib bagi bahagian: pengerasan dan pembajaan atau pembajaan berasingan untuk meminimumkan tegasan dalaman, mengelakkan keretakan, melembutkan struktur martensit dan troostit yang mengeras.
5. Kimpalan titik kenalan dilakukan tanpa had.

Oleh itu, keluli struktur sederhana dan tinggi karbon dikimpal secara praktikal tanpa sekatan, pada suhu luaran sekurang-kurangnya 5˚С. Pada suhu yang lebih rendah, pemanasan awal dan rawatan haba berkualiti tinggi adalah wajib.

Kimpalan keluli aloi rendah

Keluli aloi ialah keluli yang tepu dengan pelbagai logam semasa lebur untuk mendapatkan sifat yang diingini. Hampir kesemuanya mempunyai kesan positif terhadap kekerasan dan kekuatan. Chrome dan nikel adalah sebahagian daripada aloi tahan panas dan tahan karat. Vanadium dan silikon memberikan keanjalan, digunakan sebagai bahan untuk pembuatan mata air dan mata air. Molibdenum, mangan, titanium meningkatkan rintangan haus, tungsten - kekerasan merah. Pada masa yang sama, secara positif menjejaskan sifat bahagian, mereka memburukkan kebolehkimpalan keluli. Di samping itu, tahap pengerasan dan pembentukan struktur martensit, tegasan dalaman dan risiko keretakan pada jahitan meningkat.

Kebolehkimpalan keluli aloi juga ditentukan olehnyakomposisi kimia.

Keluli karbon rendah aloi rendah 2GS, 14G2, 15G, 20G (GOST 4543-71), 15HSND, 16G2AF (GOST 19281-89) dikimpal dengan baik. Di bawah keadaan standard, mereka tidak memerlukan pemanasan tambahan dan rawatan haba pada akhir proses. Walau bagaimanapun, beberapa sekatan masih wujud:

• Julat sempit keadaan terma yang dibenarkan.
• Kerja hendaklah dijalankan pada suhu tidak lebih rendah daripada -10˚С (dalam keadaan suhu atmosfera yang lebih rendah, tetapi tidak lebih rendah daripada -25˚С, gunakan pemanasan awal sehingga 200˚С).

Cara yang mungkin:

• Kimpalan arka elektrik dengan arus terus 40 hingga 50 A, elektrod E55, E50A, E44A.
• Kimpalan arka tenggelam automatik menggunakan wayar pengisi Sv-08GA, Sv-10GA.

Kebolehkimpalan keluli 09G2S, 10G2S1 juga baik, keperluan dan kaedah pelaksanaan yang mungkin adalah sama seperti aloi 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15KhSND, 16G2AF. Ciri penting aloi 09G2S, 10G2S1 ialah tiada keperluan untuk menyediakan tepi untuk bahagian dengan diameter sehingga 4 cm.

Kimpalan keluli aloi sederhana

Keluli aloi sederhana 20KhGSA, 25KhGSA, 35KhGSA (GOST 4543-71) menghasilkan rintangan yang lebih ketara terhadap pembentukan jahitan longgar. Mereka tergolong dalam kumpulan dengan kebolehkimpalan yang memuaskan. Mereka memerlukan pemanasan awal kepada suhu 150-200˚С, kimpalan berbilang lapisan, pengerasan dan pembajaan setelah selesai kimpalan. Pilihan:

• Diameter arus dan elektrod apabila mengimpal dengan arka elektrikdipilih dengan ketat bergantung pada ketebalan logam, dengan mengambil kira hakikat bahawa tepi yang lebih nipis lebih keras semasa kerja. Jadi, dengan diameter produk 2-3 mm, nilai semasa harus berada dalam 50-90 A. Dengan ketebalan tepi 7-10 mm, arus terus kekutuban terbalik meningkat kepada 200 A menggunakan elektrod 4-6 mm. Batang dengan salutan pelindung selulosa atau kalsium fluorida (Sv-18KhGSA, Sv-18KhMA) digunakan.
• Apabila bekerja dalam persekitaran gas pelindung CO_{2 adalah perlu untuk menggunakan wayar Sv-08G2S, Sv-10G2, Sv-10GSMT, Sv-08Kh3G2SM dengan diameter ke atas hingga 2 mm.}

Kaedah argon argon atau kimpalan arka tenggelam sering digunakan untuk bahan ini.

Keluli tahan panas dan berkekuatan tinggi

Kimpalan dengan aloi karbon besi tahan haba 12MX, 12X1M1F, 25X2M1F, 15X5VF mesti dilakukan dengan pemanasan awal kepada suhu 300-450˚С, dengan pengerasan akhir dan pembajaan tinggi.

• Kimpalan arka elektrik dalam cara lata untuk mereka bentuk jahitan berbilang lapisan, menggunakan elektrod bersalut terkalsin UONII 13 / 45MH, TML-3, TsL-30-63, TsL-39.
• Kimpalan gas dengan bekalan asetilena 100 dm3/mm menggunakan bahan pengisi Sv-08KhMFA, Sv-18KhMA. Sambungan paip dilakukan dengan pemanasan gas sebelumnya bagi keseluruhan sambungan.

Apabila mengimpal bahan kekuatan tinggi aloi sederhana 14Kh2GM, 14Kh2GMRB, adalah penting untuk mematuhi peraturan yang sama seperti keluli tahan haba, dengan mengambil kira beberapa nuansa:

• Pembersihan menyeluruhtepi dan penggunaan paku.
• Penyepuhlindapan suhu tinggi elektrod (sehingga 450˚C).
• Panaskan sehingga 150˚C untuk bahagian yang lebih tebal 2 cm.
• Penyejukan jahitan perlahan.

Keluli aloi tinggi

Penggunaan teknologi khas diperlukan semasa mengimpal keluli aloi tinggi. Ini termasuk pelbagai jenis aloi tahan karat, tahan haba dan tahan haba, sebahagian daripadanya: 09Kh16N4B, 15Kh12VNMF, 10Kh13SYu, 08Kh17N5MZ, 08Kh18G8N2T, 03Kh16N15MZB. Kebolehkimpalan keluli (GOST 5632-72) tergolong dalam kumpulan ke-4.

Ciri kebolehkimpalan keluli aloi tinggi karbon tinggi:

1. Adalah perlu untuk mengurangkan kekuatan semasa sebanyak purata 10-20% kerana kekonduksian terma yang rendah.
2. Kimpalan hendaklah dilakukan dengan celah, elektrod bersaiz sehingga 2 mm.
3. Kurangkan kandungan fosforus, plumbum, sulfur, antimoni, meningkatkan kelimpahan molibdenum, vanadium, tungsten melalui penggunaan rod bersalut khas.
4. Keperluan untuk membentuk struktur mikro kimpalan campuran (austenit + ferit). Ini memastikan kemuluran logam termendap dan meminimumkan tegasan dalaman.
5. Pemanasan tepi wajib pada malam sebelum kimpalan. Suhu dipilih dalam julat dari 100 hingga 300˚С, bergantung pada struktur mikro struktur.
6. Pilihan elektrod bersalut dalam kimpalan arka ditentukan oleh jenis butiran, sifat dan keadaan kerja bahagian: untuk keluli austenit 12X18H9: UONII 13 / NZh, OZL-7, OZL-14 dengan Sv-06Kh19N9T salutan,Sv-02X19H9; untuk keluli martensit 20Kh17N2: UONII 10Kh17T, AN-V-10 disalut dengan Sv-08Kh17T; untuk keluli austenit-feritik 12Kh21N5T: TsL-33 disalut dengan Sv-08Kh11V2MF.
7. Apabila kimpalan gas, bekalan asetilena hendaklah sepadan dengan nilai 70-75 dm3/mm, wayar pengisi yang digunakan ialah Sv-02Kh19N9T, Sv-08Kh19N10B.
8. Operasi arka terendam boleh dilakukan menggunakan NZh-8.

Kebolehkimpalan keluli ialah parameter relatif. Ia bergantung kepada komposisi kimia logam, struktur mikro dan sifat fizikalnya. Pada masa yang sama, keupayaan untuk membentuk sambungan berkualiti tinggi boleh dilaraskan dengan bantuan pendekatan teknologi yang difikirkan dengan baik, peralatan khas dan keadaan kerja.