К углеродистым сталям относят класс сплавов, в которых углерод (С) как химический элемент является основным легирующим компонентом, задающим важнейшие свойства металла. Его доля в составе может быть различна, в зависимости от нее различают и группы данных сталей:
- низкоуглеродистые – доля С в них менее 0,25%;
- среднеуглеродистые – с долей углерода от 0,25 до 0,6%;
- высокоуглеродистые – с долей углерода от 0,6% до 2,07%.
Также в состав таких сталей в весьма малых количествах входят марганец и кремний – в качестве полезных легирующих элементов, а в качестве вредных примесей – водород и сера.
Особенности сварки углеродистых сталей
Ключевое требование при сварке деталей из углеродистых сталей – прочностные характеристики металла шва и околошовной области: они должны соответствовать характеристикам основного металла. Чем выше доля углерода, тем сложнее получить соединение, которое бы строго соответствовало этому требованию. Поэтому в отношении каждой из групп углеродистых сталей существуют свои особенности сварки.
Сварка низкоуглеродистых сталей
Это группа хорошо свариваемых, наиболее пластичных углеродистых сталей благодаря низкому содержанию углерода и легирующим добавкам. Выполнять сварку можно любыми известными технологиями, включая ручную электродуговую.
Однако такой химический состав металла обуславливает и свои особенности: при неправильном выборе электрода есть риски, что металл шва будет более прочным, чем металл детали, что может негативно сказаться на общей прочности конструкции. А при выполнении многослойной сварки возможна повышенная хрупкость шовного металла.
Чтобы избежать этих проблем, для сварки обычно используют электроды с рутиловым и фтористо-кальциевым покрытием, а в обмазку добавляется доля железного порошка. В ряду широко используемых для профессиональной сварки низкоуглеродистых сталей – марки МР-3ЛЮКС, МР-3, ОЗС-4, АНО-4, АНО-21, ОЗС-12, МК-46.00, УОНИ-13/55, УОНИ-13/45, УОНИ-13/85.
Для получения необходимых прочностных свойств металл шва после сварки проковывается и прокаливается.
Электроды по среднеуглеродистым сталям
Количество углерода в таких сплавах больше, соответственно, процесс сварки осложняется. Минус в том, что металл сварного стыка и металл детали могут получиться разной прочности. Кроме того, металл близ кромок шва может получиться очень хрупким и с характерными трещинами. Чтобы этого не было, используют электроды с достаточно низкой долей углерода.
Особое внимание – к кромкам соединяемых деталей. Они обязательно должны быть разделаны, чтобы избежать проплавления металла, которое могут вызвать высокие токи – они необходимы для разогрева соединяемых деталей. Также следует учитывать:
- для повышения качества шва детали, как сказано выше, предварительно разогреваются и прогреваются в процессе сварки;
- движения электродом лучше осуществлять не поперек, а вдоль стыка;
- сварку лучше всего выполнять на короткой дуге;
- после сварки для большей прочности шов также проковывается и подвергается термообработке.
В ряду известных электродов, которые применяют для сваривания среднеуглеродистых сталей – марки УОНИ-13/55, УОНИИ-13/55, УОНИИ-13/45А, УОНИ-13/65.
Сварка высокоуглеродистых сталей
В таких сталях наблюдается высокое содержание углерода, что практически делает их непригодными для сварки различных конструкций. Сварочные работы, как правило, выполняются лишь при необходимости ремонта.
В этом случае используются те же технологии, что и при сварке среднеуглеродистых сталей. Осуществляется предварительный прогрев металла в области шва до 250–300 °C, по завершении сварки производится проковка и термообработка шва. Необходимо соблюдать еще два условия – сварка возможно при температуре не ниже -5 градусов Цельсия в помещении, где полностью отсутствуют сквозняки.
Электроды для углеродистых и низколегированных сталей
Широчайший ряд электродов используется для сварки как углеродистых, так и низколегированных сталей. К этой группе относят углеродистые стали с содержанием С до 0,25%, а также низколегированные с временным сопротивлением разрыву до 590 МПа. И те, и другие имеют повышенное содержание углерода. Благодаря этому уменьшается окисление металла и легче получают свободные от окислов соединения. Их пластичность повышают путем предварительной термической обработки или последующего подогрева.
И углеродистые, и низколегированные стали отличаются относительно невысокой теплостойкостью и прокаливаемостью.
Доля легирующих элементов (кобальт, никель, молибден, алюминий, вольфрам, медь и другие) может доходить в низколегированных сталях до 5%. В сравнении с углеродистыми они характеризуются пониженной склонностью к механическому старению, более высокой износостойкостью, коррозионной и хладостойкостью, пределом текучести.
В зависимости от доли легирующих элементов определяются параметры, по которым выбирают электроды для сварки углеродистых сталей. В число таких параметров входят:
- механические характеристики металла шва;
- требуемые свойства сварного соединения;
- временное сопротивление разрыву;
- ударная вязкость;
- относительное удлинение.
Электроды для углеродистых сталей – одна из наиболее многочисленных групп сварочных материалов. При этом марки существенно различаются между собой, так как рассчитаны на различное количество углерода и других элементов. В следующем материале мы дадим краткую информацию об основных марках электродов – она поможет правильно сориентироваться при выборе материалов для сварки.
Оригинал статьи здесь Magelectrod.ru.