Марки стали для сварки

О чем речь? Выбор марки стали для сварки является важным моментом в подготовке к работе. Для такого рода соединений в основном выбирают один из двух ее видов: низкоуглеродистую или среднеуглеродистую.

Что учесть? Низкоуглеродистые типы стали широко используются в строительстве и машиностроении благодаря хорошей свариваемости. Среднеуглеродистые требуют соблюдения определенных режимов сварки и использования подходящих присадочных материалов. И это не все нюансы, о которых стоит узнать заранее.

Свариваемость стали

Свариваемость стали означает способность материала формировать крепкое соединение в процессе сварки. Оценка качества сварного шва и готовности изделия к использованию проводится согласно стандартам ГОСТ 2601.

У каждого материала есть уникальные свойства свариваемости.

Изучение отличий в характеристиках сварного шва от исходного металла позволяет оценить качество свариваемости материала. Высокая степень способности веществ соединяться между собой обусловлена разнообразием методов и режимов сварки. Среди таких материалов особо выделяется малоуглеродистая сталь.

Технологическая свариваемость металла – это его реакция на определенный метод сварки и возможность формировать сварное соединение, которое удовлетворяет требуемым эксплуатационным характеристикам.

Физическая свариваемость определяется как способность сплава или металла формировать стойкое цельное соединение между наплавленным и основным материалом на их стыке. Это свойство присуще всем однородным веществам.

Большинство разнородных металлов не способны на создание необходимых физико-механических связей в области слияния материалов, поэтому они не обладают физической свариваемостью.

Ключевые параметры оценки включают:

• Реакцию на тепловое воздействие, которая определяет рост зерен и структурные изменения металла в шве и зоне воздействия тепла при сварке. Это важно для оценки прочности и эластичности конечного изделия или конструкции.
• Способность выдерживать высокую температуру без появления горячих трещин, что особенно важно для прецизионных типов стали и сплавов, чтобы предотвратить внутренние дефекты.
• Тенденцию к формированию оксидных пленок, зависящую от химической активности металла, что может осложнять процесс сварки за счет окисления в нагретых местах.
• Устойчивость к формированию холодных трещин, что указывает на риск возникновения дефектов в сварных соединениях при их охлаждении.
• Склонность к порообразованию, которая может уменьшать прочность цельной структуры и мешать формированию надежного герметичного шва.

Также важно принимать во внимание не только ключевые параметры, но и уровень внутренних напряжений и деформаций в свариваемых материалах и изделиях, а также качество образования сварного шва.

Для оценки свариваемости материалов используют метод, который предполагает создание специальных образцов. На этих шаблонах выполняют наплавку валиков. Затем их подвергают ряду обработок: механической, химической и термической. После этого проводят ряд исследований, включая ультразвуковую и магнитную дефектоскопию, а также испытания на изгиб, растяжение, измерение твердости и ударную вязкость.

В зависимости от результатов этих исследований образцы классифицируют по одной из четырех групп:

• Материалы с отличной свариваемостью не допускают трещин во время сваривания. К таким маркам стали для сварки относятся 20880, 20895, 27КХ, 08КП, Ст20.
• Стальной сплав с удовлетворительной свариваемостью показывает склонность к трещинообразованию при охлаждении в воде, но при остывании на воздухе трещин не возникает. Примеры: 12ХН3А, 20ХГСА, 30ХМ, СТ35.
• Свойство ограниченной свариваемости требует, чтобы перед началом сварочных работ материал прогревался до температуры +100…+150 °С. Это помогает избежать образования трещин. После завершения процесса материал необходимо остудить на воздухе. К этой категории стали для сварки относят марки 12Х18Н9, 20Х2Н4МА, 30ХГСА, Ст45.
• Сталь с плохой свариваемостью требует особого подхода в сварке, включая высокий уровень предварительного подогрева до +300 °С и выше, а также термообработку после сваривания, чтобы избежать трещин. К таким сплавам относятся 50ХГА, 60С2А, У8А, Ст70.

Марки стали для сварки

Чтобы понять маркировку типов стали по ГОСТу, нужно ознакомиться с особенностями ее составления. Символы в наименовании отражают составляющие сплава: «Х» обозначает хром, «Н» – никель, «С» – кремний. Буквы могут указывать на метод раскисления металла. Цифры, следующие за буквами, показывают процентное соотношение каждого элемента в составе вещества.

Рассмотрим, как маркируются легирующие элементы.

В металлургии легирующие элементы имеют свои обозначения: Б – ниобий, Г (или Мг) – марганец, В – вольфрам, Д – медь, К – кобальт, Е – селен, М – молибден, Н – никель, Р – церий, С – кремний, Т – титан, П – фосфор, Ф – ванадий, Х – хром, Ц – цирконий, Ю – алюминий.

Если после буквенного обозначения в составе сплава отсутствует числовое, это означает, что доля элемента не превышает 1 %. Обозначение «А» говорит о том, что соединение содержит минимум таких примесей, как фосфор и сера. Цифра, расположенная перед названием материала, показывает процентное содержание углерода в сотых долях. Например, 12Х2Н4А включает в себя 0,12 % углерода, 2 % хрома и 4 % никеля.

Существует несколько видов марок стали, предназначенных для сварки:

Углеродистые типы стали

Требуют особого подхода в работе. При сварке таких сплавов необходимо использовать специальные технологии.

В процессе соединения деталей важно правильно их расположить, чтобы сварной шов был на весу. Это достигается с помощью использования различных устройств для фиксации: скоб, струбцин, а также специальных сварочных столов.

При работе с толстыми или многослойными материалами часто применяется метод прихватки швов с лицевой стороны для обеспечения дополнительной прочности. Металл в месте соединения и его окрестностях должен быть столь же прочным, как и основной материал заготовок.

Низкоуглеродистые типы стали

В марках низкоуглеродистой стали, используемых для сварки, помимо углерода, присутствуют легирующие элементы. Эти сплавы подходят для обработки посредством различных технологий, даже сварщики без значительного опыта смогут с ними работать.

Среднеуглеродистые типы стали

Отличаются повышенным содержанием углерода, что усложняет их обработку. В связи с различной прочностью металла в заготовках и сварных соединениях часто возникают трещины и участки с увеличенной хрупкостью в пришовных зонах.

Для предотвращения дефектов целесообразно использовать электроды с низкоуглеродистыми стержнями. Это помогает избежать проплавления металла при обработке кромок.

Высокоуглеродистые типы стали

Детали из сплавов с высоким содержанием углерода часто требуют особых методов обработки из-за сложностей, связанных с их сваркой. В таких случаях предпочтительнее использовать нестандартные подходы. Например, эффективным решением станет сваривание с помощью ацетиленовых горелок, обладающих высокой мощностью горения. Для сварки толщиной в 1 мм потребуется 75–90 дм³ ацетилена.

Аустенитные типы стали

Сплавы этой серии изготовлены из аустенита – высокотемпературного металла с гранецентрированной кристаллической структурой. Использование хромоникелевых соединений с таким строением эффективно для создания деталей, применяющихся в условиях высокой температуры и агрессивных сред.

При работе с аустенитной хромоникелевой сталью использование электродов с низкоуглеродистыми стержнями обязательно. Это предотвращает формирование межкристаллической коррозии и появление коррозионных трещин вблизи сварных швов.

Нержавеющая сталь

Сплав обогащается хромом и никелем для предотвращения коррозии.

При сваривании деталей из хромированной стали разных марок металл подвергается окислению на кромках при нагреве до +500 °С.

Чтобы избежать окисления кромок, применяют метод дугового сваривания с использованием неплавящихся электродов в среде аргона или TIG-сварку, где рабочая зона остается без кислорода.

Инструментальные типы стали

Отличаются сверхтвердостью и улучшенными механическими характеристиками, что позволяет использовать их для производства режущих инструментов, штампов и других деталей, чьи кромки остаются целыми даже при высокой температуре.

Для сварных соединений этих сплавов крайне важно избежать напряжений, особенно в условиях экстремальной эксплуатации.

Сварочные стали этой марки требуют специализированных электродов для сварки, таких как УОНИ-13/НЖ/20Ж13.

В процессе работы с углеродистыми типами стали специального назначения применяются электроды, адаптированные к свариваемости конкретного сплава.

Влияние примесей на свариваемость стали

Легированная сталь значительно отличается от углеродистой, которая имеет минимальное количество примесей. Все стальные сплавы содержат вредные добавки в той или иной мере. К примеру, сера и фосфор могут негативно влиять на свариваемость материала. Концентрация S свыше 0,06 % может вызвать появление горячих трещин, а P, превышающий 0,08 %, увеличивает риск холодного растрескивания.

Рассмотрим элементы, влияющие на свариваемость стали:

• Медь в составе стали улучшает свойства сварных соединений. Ее присутствие повышает прочность, эластичность, пластичность шва и защищает от коррозии.
• Азот снижает температуру в зоне сварки. Нитрид железа, образующийся в процессе, увеличивает твердость металла. Он также негативно сказывается на свариваемости.
• Титан и ниобий улучшают свариваемость стальных сплавов, компенсируя влияние других легирующих элементов, которые могут оказывать негативное воздействие.
• Вольфрам ухудшает способность сплавов к сварке, увеличивая их окисляемость.
• Никель повышает пластичность и прочность стали, содержание его в легированных сплавах колеблется в пределах от 5 до 35 %.
• Хром в количестве до 0,25 % не влияет на способность металла к сварке. Однако, если его содержание превышает 1 %, начинаются сложности с формированием сварных соединений из-за ухудшения химической стойкости металла и появления тугоплавких оксидов. Это делает материал подверженным коррозии в местах с высоким содержанием карбидов.
• Молибден добавляют в сплав для улучшения его пластичности и укрепления. Тем не менее этот элемент может негативно сказаться на качестве сварных швов.
• Кремний не считается необходимой примесью, значительно увеличивает раскисление сплава и снижает его свариваемость. Если этого элемента более 1,5 %, происходит активное формирование тугоплавких оксидов и шлака.
• Марганец в сплаве, не влияя негативно на свариваемость, при концентрации выше 1 % может способствовать появлению трещин и зон с термическим воздействием.
• Ванадий, наоборот, улучшает основные свойства стальных сплавов, увеличивая их вязкость и пластичность.

По мере увеличения содержания добавок в легированной стали ее свариваемость становится более непредсказуемой.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.