2.2. Особенности сварки конструкционных сталей

К конструкционным сталям относят, стали углеродистые и легированные. Сумма легирующих элементов в конструкционных сталях не превышает 5%. Влияние углерода и легирующих элементов можно оценить ориентировочно по эквивалентному содержанию углерода

С = С + + +

где С, Мn, Ni, Сг, Мо, V — процентное содержание соответственно углерода, марганца, никеля, хрома, молибдена, ванадия.

Исходя из химического состава, все 'конструкционные стали можно разделить на 4 группы, которые будут отличаться свариваемостью и для обеспечения надежного равнопрочного сварного соединения потребуют различных условий сварки.

I группа — хорошо сваривающиеся стали. Сюда относят, стали низкоуглеродистые с содержанием углерода менее 0,25%, а также низколегированные при содержании углерода менее 0,2,%. Эти стали, свариваются без трещин при температуре окружающей среды до —20° С. Термическая обработка после сварки не требуется, за исключением конструкций, где недопустимы коробление и поводка в процессе обработки и эксплуатации. К этой группе относят стали: ВСт1 ... ВСтЗ; ГОСТ 380—71; 08, 10, 15, 20, 25 ГОСТ 1050—74; 15Л, 20Л ГОСТ 977—75; 15Г, 20Г, 15Х, 20Х, 15Н2М, 12ХН2, ГОСТ 4543—71; 09Г2, 16ГС, 10Г2С1Д ГОСТ 19282—73 и др.

II группа — удовлетворительно сваривающиеся стали, у которых содержание углерода или его эквивалента находится в пределах 0,25 ... 0,35%. Эти стали, свариваются без дефектов при температуре окружающей среды выше + 5° С. В противном случае, а также при толщине деталей более 25 мм необходим подогрев перед сваркой до 50 ... 100° С. После сварки конструкции целесообразно термообработать, особенно толстостенные. Примеры сталей данной группы: ВСт5, ВСт5Г, 30, 35, 20ХНЗА, З0Л, 35, 27ГС, 20ХГС и др.

III группа — ограниченно сваривающиеся стали, имеют эквивалентное или абсолютное содержание углерода 0,35 ... 0,45%. Эти стали для обеспечения качественного шва требуют подогрева деталей перед сваркой до 100 ... 200° С и. термической обработки после сварки. Термическая обработка может заключаться или в отжиге, или в закалке с последующим высоким отпуском. К группе ограниченно сваривающихся относят стали БСт6, 40, 45, З0ХМ, З0ХГСА, 20Х2Н4А и др.

IV группа—плохо, сваривающиеся стали с содержанием углерода или его эквивалента более 0,5%. Для сварки необходимы предварительный подогрев до 250 ... 350° С и термическая обработка после сварки. Плохо свариваются стали 45Г, 40Х, 65Г, 40ХН, 60СГА, 38Х2МЮА, У7 и др.

Температуру подогрева сталей удовлетворительно, ограниченно и плохо сваривающихся, склонных к закалке околошовной зоны, можно определить по эмпирической зависимости [1]

T = 350 ,

где T °С — температура подогрева деталей перед сваркой; — углеродный эквивалент, учитывающий химический состав стали и толщину деталей;

= (1 + 0,05S),

где С, Ni, Mn, Сr, Мо — процентное содержание углерода, никеля, марганца, хрома и молибдена; S — толщина соединяемых деталей, мм.

2.3. Особенности сварки теплоустойчивых сталей

Теплоустойчивые стали предназначены для работы при температуре до 600° С, имеют легирующие элементы: хром, молибден, ванадий (12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ, 12Х1МФ, 15Х1М1ФЛ и др.).

При сварке теплоустойчивых сталей могут возникать хрупкие структурные составляющие вследствие частичной закалки околошовной зоны. Для предотвращения образования трещин эти стали перед сваркой необходимо подогреть до температуры 150 ... 400° С. После сварки целесообразна термическая обработка для снятия внутренних напряжений и стабилизации твердости в зоне сварки — отпуск до температуры 600 ... 900° С.