ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Выбор основного металла из "Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением " От правильного выбора металла для сварных конструкций в значительной мере зависят их эксплуатационная надежность и экономичность. В настоящее время сварные конструкции в основном изготовляют из углеродистых и низколегированных сталей, а также из алюминиевых и титановых сплавов. Ниже изложены краткие характеристики металлов различных классов и рекомендации по их выбору для изготовления сварных изделий. [c.137] Конструкционные стали выплавляют в мартеновских печах или конверторах. В зависимости от степени раскисления они могут быть кипящими, спокойными и полуспокойными. [c.137] Значительная часть мягких углеродистых сталей являются кипящими. При их разливке, вследствие быстрого охлаждения, у стенок изложницы образуется наружный слой (корка) почти чистого железа. В процессе охлаждения и дальнейшего затвердевания жидкого металла происходит выделение газов, приводящее к образованию пузырей под затвердевшей наружной коркой. В сердцевине такого слитка скапливаются ликвирующие примеси — фосфор, сера и углерод. После прокатки слитков кипящей стали отчетливо различаются чистая наружная зона и внутренняя ликвационная зона, в которой наблюдаются участки с повышенным содержанием серы и фосфора, так называемые сульфидные строчки. [c.137] Спокойные стали затвердевают без кипения, что обусловлено введением в их состав элементов-рас-кислителей. [c.137] В полуспокойной стали добавлено такое количество раскисли-телей, при котором газов выделяется меньше, чем при затвердевании кипящей стали. Благодаря меньшей степени загрязнения ликвирующими примесями головной части слитка при полуспокойной стали обеспечивается несколько больший выход годного металла, чем при кипящей стали. Слитки полуспокойной стали имеют меньшую химическую неоднородность, чем кипящей. [c.138] Основное количество стали выплавляют мартеновским способом. В последнее время находят широкое применение конверторные стали. Конверторные процессы выплавки стали имеют несколько разновидностей. Бессемеровскую и томасовскую конверторные стали выплавляют с продувкой воздухом, они характеризуются повышенным содержанием азота (0,01—0,02%). В тома-совской стали также много фосфора (0,05—0,07%). Высокое содержание этих примесей отрицательно сказывается на стойкости металла против перехода в хрупкое состояние и стойкости против старения. Поэтому стали, выплавленные этими способами, не применяют для сварных конструкций. В настоящее время развивается производство сталей в конверторах с основной футеровкой и продувкой кислородом сверху. При этом содержание азота в готовом прокате не превышает 0,008%. [c.138] Ё углекислом газе и штучными электродами, также не отличаются от изготовленных из мартенситной стали. Эти основные положительные показатели служебных свойств конверторных сталей позволяют рекомендовать их применение для сварных конструкций наравне с мартеновскими. В связи с этим в ГОСТ 380—71 способ выплавки сталей (мартеновский или конверторный) не указывается и решается металлургическими заводами в зависимости от производственных возможностей. [c.139] Состав и свойства низкоуглеродистых сталей регламентируются ГОСТ 380—71, 1050—60 и 6713—53 и подробно рассмотрены в гл. 9. [c.139] Низколегированные стали повышенной прочности поставляются по ГОСТ 5058—65 и 5520—69, а также по различным техническим условиям. Повышение предела прочности и текучести углеродистой стали обеспечивается только увеличением концентрации углерода, что ухудшает свариваемость. Нередко в швах конструкций из стали с повышенным содержанием углерода (свыше 0,3%) возникают кристаллизационные трещины, которые в процессе эксплуатации могут развиваться и быть причиной разрушения. [c.139] В связи с этим вместо сталей с повышенным содержанием углерода ВСт4, БСт5, 30, 40 и других целесообразно во многих случаях применять низколегированные стали повышенной прочности с содержанием до 0,18—0,20% С. Требуемые высокие прочностные характеристики таких сталей обеспечиваются за счет их дополнительного легирования другими элементами. Стойкость против хрупкого разрушения сварных конструкций из сталей с повышенным содержанием углерода ниже, чем из низкоуглеродистых и низколегированных. Низколегированные стали целесообразно применять в строительных конструкциях, краностроении, вагоностроении, локомотивостроении, судостроении и т. п. [c.139] Конструкции из бейнитных сталей весьма стойки против хрупкого разрушения. В Советском Союзе к этому типу принадлежат стали 14ХМНДФР и 14Х2ГМР. Разработана технология их ручной дуговой, полуавтоматической и автоматической сварки. Эти стали находят применение в экскаваторах, шахтных подъемниках, резервуарах для хранения горючих веществ, напорных гидроприводах и т. п. [c.140] Алюминиевые сплавы все шире применяют в качестве заменителя стали благодаря следующим преимуществам (табл. 4-1) более высокой удельной прочности (отношение временного сопротивления к объемной массе) высоким механическим свойствам, в частности ударной вязкости при низких и весьма низких температурах более высокой стойкости против коррозии. [c.140] Удельная прочность алюминиевых сплавов значительно выше, чем сталей, и особенно низкоуглеродистой стали СтЗ. Весьма важной особенностью алюминиевых сплавов является их высокая технологичность при обработке прессованием, прокаткой и ковкой. При проектировании имеется возможность выбирать наиболее эффективные и рациональные профили проката (рис. 4-1), обеспечивающие дополнительную экономию металла и снижение трудоемкости. При этом резко сокращаются объем сварочных работ и количество наплавленного металла. [c.140] Исследования статической проч- ности различных типов сварных соединений из алюминиевого сплава о АМгб показали, что несмотря на значительную концентрацию напряжений, вызываемую накладками, статическая прочность сварных соединений с понижением температуры до —60° С не отличается от прочности при нормальной температуре. Приближения предела текучести к пределу прочности с понижением температуры практически не наблюдается, что свидетельствует о малой склонности сплава к переходу в хрупкое состояние. Испытания сварных соединений на ударную прочность при различных температурах также подтвердили преимущества алюминиевого сплава перед низкоуглеродистой и низколегированными сталями. [c.141] При усталостных испытаниях сварных соединений установлена повышенная чувствительность алюминиевых сплавов к концентрации напряжений. Однако при обеспечении плавного перехода от шва к основному металлу прочность сварных соединений при переменных нагрузках практически такая же, как и самого сплава. [c.141] Из изложенного видны значительные преимущества алюми-ниево-магнневых сплавов перед низкоуглеродистой сталью и сталями повышенной прочности. Меньший эффект получается при применении алюминиевых сплавов в конструкциях вместо сталей высокой прочности с пределом текучести 50—60 кгс/мм и более. Однако эти стали пока еще очень мало используются. Таким образом, имеются все основания широко применять алюминиевые сплавы для сварных конструкций, в частности, эксплуатирующихся в северных районах, где температура может быть ниже —50° С. [c.141] Вернуться к основной статье