Меню

Отпуск стали 09г2с после сварки

Сталь 09Г2С

Сталь 09Г2С — конструкционная низколегированная, для сварных конструкций, — широко применяется при производстве труб и другого металлопроката.

Маркировка «09Г2С» означает, что в стали присутствует 0,09% углерода, буква «Г» обозначает марганец, а цифра 2 – процентное содержание марганца до 2%. Далее следует буква «С», которая обозначает кремний, но поскольку после С цифры нет – это означает содержание кремния менее 1%.

Таким образом, сталь 09Г2С — это сталь имеющая 0,09% углерода, до 2% марганца, и менее 1% кремния. Поскольку общее кол-во добавок колеблется в районе 2,5%, то сталь 09Г2С является низколегированной.

Чаще всего прокат из данной марки стали используется для монтажа разнообразных строительных конструкций, благодаря высокой механической прочности, что позволяет использовать более тонкие элементы чем при использовании других сталей. Устойчивость свойств в широком температурном диапазоне позволяет применять детали из этой марки в диапазоне от -70 до +450 С.

Легкая свариваемость позволяет изготавливать из листового проката сложные конструкции для химической, нефтяной, строительной, судостроительной и других отраслей. Применяя закалку и отпуск изготавливают качественную трубопроводную арматуру. Высокая механическая устойчивость к низким температурам также позволяет с успехом применять трубы из стали 09Г2С на севере страны.

Также марка широко используется для сварных конструкций. Сварка может производиться как без подогрева, так и с предварительным подогревом до 100-120 С. Так как углерода в стали мало, то сварка ее довольно проста, причем сталь не закаливается и не перегревается в процессе сварки. Таким образом, не происходит снижения пластических свойств стали или увеличения зернистости.

К плюсам применения этой марки можно отнести также то, что сталь 09Г2С не склонна к отпускной хрупкости и ее вязкость не снижается после отпуска. Вышеприведенными свойствами объясняется удобство использования 09Г2С по сравнению с другими сталями с большим содержанием углерода или присадок, которые хуже варятся и меняют свойства после термообработки.

Для сварки стали 09Г2С можно применять любые электроды, предназначенные для низколегированных и малоуглеродистых сталей, например Э42А и Э50А. Если свариваются листы толщиной до 40 мм, то сварка производится без разделки кромок.

При использовании многослойной сварки применяют каскадную сварку с током силой 40-50 Ампер на 1 мм электрода, чтобы предотвратить перегрев места сварки. После сварки рекомендуется прогреть изделие до 650 С, далее продержать при этой же температуре 1 час на каждые 25 мм толщины проката, после чего изделие охлаждают на воздухе или в горячей воде – благодаря этому в сваренном изделии повышается твердость шва и устраняются зоны напряженности.

Внимание! Все электронные письма и счета от ООО «Ленспецсталь» отправляются только с почтового домена @lsst.ru Документы, отправленные с других адресов недействительны!

Электронный документооборот — ЭДО. Безопасный способ передачи документов, быстро, удобно, архив всех файлов, современное решение для бухгалтерии и снабжения. Мы работаем с Контур.Диадок и СБИС, присоединяетесь!

Источник статьи: http://www.lsst.ru/article/stal-09g2s/

Режимы термообработки стали

Термическую обработку применяют для устранения напряжений, оставшихся в изделии после сварки, а также для улучшения структуры металла сварного шва. После сварки или в процессе сварки применяют такие виды термической обработки, как отжиг, нормализация, отпуск.

Нагрев при отжиге изделия в предварительной печи ведут постепенно. Для низко и среднеуглеродистых сталей температура достигает 600-680°С. При этой температуре сталь становится пластичной, и напряжения снижаются. После нагрева следует выдержка при достигнутой температуре из расчета 2,5 минуты на 1 мм толщины свариваемой детали, но не менее 30 минут. Затем изделие охлаждается вместе с печью.

Существуют и другие виды отжига: местный и полный отжиг. Режимы отжигов выбирают согласно справочной литературе. Для разных сталей применяют свои технологические параметры отжига.

Нормализация отличается от отжига тем, что после отжига сваренную конструкцию охлаждают на спокойном воздухе. После нормализации сохраняется мелкозернистая структура металла, что позволяет обеспечить его относительно высокую прочность и твердость, но без напряженного состояния.

Стали с высоким содержанием углерода в процессе сварки закаливаются, возрастает их твердость и хрупкость. Такие изделия из углеродистых сталей подвергают нормализации с последующим отпуском. В этом случае нагревание производят до 400-700°С, и после этого сваренные детали медленно охлаждают.

При газовой сварке сталей термическая обработка служит средством повышения пластичности металла шва. В некоторых случаях участки шва нагревают до светло-красного цвета каления и в этом состоянии проковывают. Зерна металла измельчаются, пластичность и вязкость повышаются. Во избежание появления наклепа (новое напряженное состояние) проковку следует прекратить при остывании металла до темно-красного цвета. После проковки необходимо провести повторную нормализацию.

Режимы термообработки стали

  1. Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=200°С.
  2. Нагрев с производственной скоростью до Т=300°С.
  3. Выдержка при температуре 300+25°С на протяжении 1-2 часов.
  4. Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=590°С.
  5. Выдержка при температуре 590°С ± 15°С назначается из расчета 1 час на каждые 25 мм наибольшего сечения сварного шва конструкции с округлением в большую сторону до целого часа.

В случае заварки выборок выборка берется из расчета 1 час на 25 мм глубины выборки. Началом выдержки следует считать время, когда показания печных или подставных термопар будут находиться в интервале 590°С ± 15°С. Примечание: При наличии в садке конструкций разных толщин выдержка назначается по максимальной толщине.

Термическая обработка аустенитных сталей, типа Х18Н10Т после сварки, для которых требуется испытание на МКК

  1. Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=300°С.
  2. Нагрев со скоростью не более 100-120°С в час до Т=850°С.
  3. Выдержка при температуре 850°С для толщин:
    • ⌀ = 10 мм — 2 часа,
    • ⌀ = 20 мм — 4 часа,
    • ⌀ = 30 мм — 6 часов,
    • ⌀ = 50 мм — 8 часов,
    • свыше 50 мм — 10 часов,
  4. Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=200°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Термическая обработка для конструкций из углеродистых стали и сталей 08Х13 после сварки электродами ЭА-39519

  1. Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т-300°С.
  2. Нагрев с производственной скоростью до Т=300°С.
  3. Выдержка при температуре 300°С — 1 час.
  4. Нагрев со скоростью не более 50°С в час до Т=680°С.
  5. Выдержка при температуре 680°С ± 10°С для толщин:
    • ⌀ = 4-50 мм — 3 часа,
    • ⌀ = 60-80 мм — 5 часов,
    • ⌀ = 90 мм — 8 часов.
  6. Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=200°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Термическая обработка для конструкций из углеродистых и низколегированных сталей марок СТ3сп, Ст3пс, 20, 25, 30, 25Л, ЗОЛ, 20К, 22К, 09Г2С, 15ГС, 16ГС, 20ГСЛ, 10ХСНД, 08ГДНФЛ

  1. Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=200°С.
  2. Нагрев с производственной скоростью до Т=300°С.
  3. Выдержка при температуре 300°С ± 25°С на протяжении 1-2 часов.
  4. Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=590°С.
  5. Выдержка при температуре 590°С ± 15°С назначается из расчета 1 час на каждые 25 мм наибольшего сечения сварного шва конструкции с округлением в большую сторону до целого часа.

В случае заварки выборок выборка берется из расчета 1 час на 25 мм глубины выборки. Началом выдержки следует считать время, когда показания печных или подставных термопар будут находиться в интервале 590°С ± 15°С. Примечание: При наличии в садке конструкций разных толщин, выдержка назначается по максимальной толщине.

Промежуточная термическая обработка для конструкций из стали ОбХ12НЗД и О6Х12НЗД-Л, после сварки электродами ЦЛ-51

  1. Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=200°С.
  2. Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=620°С ± 10°С.
  3. Выдержка при температуре 620°С ± 10°С для толщин:
    • ⌀ = 40-70 мм — 4 часа,
    • ⌀ = 80 мм — б часов,
    • ⌀ = 100 мм — 8 часов,
    • ⌀ = 200 мм 10 часов,
    • ⌀ = З00 мм — 18 часов.
  4. Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=150°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.
Читайте также:  Сталь p6m5 или hss

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Окончательная термическая обработка для конструкций из стали ОБХ12НЗД и О6Х12НЗД-Л, после сварки электродами ЦЛ-51

  1. Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=200°С.
  2. Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=630°С ± 10°С.
  3. Выдержка при температуре 630°С ± 10°С для толщин:
    • ⌀ = 40-70 мм — 4 часа,
    • ⌀ = 80 мм — 5 часов,
    • ⌀ = 100 мм – 6 часов,
    • ⌀ = 200 мм — 10 часов,
    • ⌀ = 300 мм — 18 часов.
  4. Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=150°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Термическая обработка для конструкций из стали 08Х13 и 12Х13, после сварки электродами марки Э-12Х13

  1. Посадка в нагретую печь до Т=300°С.
  2. Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=710°С.
  3. Выдержка при температуре 710°С ± 10°С для толщин:
    • ⌀ = 4-8 мм — 3 часа,
    • ⌀ = 10-15 мм — 4 часа,
    • ⌀ = 20-30 мм — 5 часов,
    • ⌀ = 40 мм — 6 часов,
  4. Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=200°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Источник статьи: http://nt-welding.ru/articles/rezhimy-termoobrabotki-stali/

Отпуск металла после сварки

Участки свариваемых деталей, расположенные в зоне и вокруг шва, подвергаются неравномерным температурным перепадам — моментально нагреваются до состояния плавления и интенсивно остывают. Вследствие таких процессов металл сначала начинает расширяться. Он оказывает воздействие на ближайшие зоны, имеющие совсем другую температуру. Влияние расширяющейся стали будет выше, чем меньше теплопроводность металла. В результате возникает мощные напряжения, приводящие к деформации материала. Они негативно влияют на результат работы, поэтому необходимо понимать, каким образом снять напряжение металла после сварки.

Остаточные напряжения

В металле напряжения возникают во время сварки и по завершению процесса. В последнем случае они формируются по мере охлаждения детали и называются остаточными. Такие напряжения практически во всех конструкционных материалах присутствуют в течение всего эксплуатационного периода. Они представляют наибольшую опасность для изделий, так как являются причиной изменения габаритов и формы деталей. Поэтому так важно снять напряжение в металле после сварки. Это позволит исключить вероятность изменения внешнего вида изделия и уменьшить степень снижения его эксплуатационных характеристик. Если же остаточные напряжения в материале слишком большие, то существует вероятность, что деталь невозможно будет использовать.

Формоизменение изделий, изготовленных с помощью сварки, происходит из-за перемещения соединенных элементов, так как в каждой точке металла появляются деформации. Существуют несколько видов изменения формы:

  • продольные укорочения, образующиеся в результате усадки в одноименном направлении;
  • изгиб плоскости;
  • поперечные укорочения; возникающие тоже в результате усадки в соответствующем направлении;
  • угловые деформации, когда выполняются тавровые и стоковые сочленения;
  • формоизменения балочных конструкций, происходящие из-за деформации поперечных и продольных сварочных швов (в редких случаях происходит закручивание балок).

Чтобы избежать изменения формы изделия любого типа нужно конкретно знать, как снять напряжение в металле после сварки. Существует несколько способов. Приемы применяются одновременно или по отдельности.

Термообработка

Одним из вариантов снятия напряжения является высокотемпературный отпуск. Техническое мероприятие применяется во время сочленения углеродистых сплавов. Оно осуществляется за счет нагрева до 630-650 °C. После выдержки температуры, длящейся 2-3 минуты на 1 мм толщины стали, деталь охлаждается.

Снижение температуры изделия проводят медленно. Это позволяет избежать повторного образования напряжения. Скоростной параметр зависит от состава металла. Он уменьшается с увеличением в сплаве элементов, влияющих на его закалку.

Аргонодуговой прием

Смысл аргонодуговой обработки состоит в расплавление участка, находящегося между сварным швом и основным металлом. Процесс выполняется неплавящимся электродным стержнем в аргоновой среде. Такое воздействие позволяет избавиться от напряжений в переходной зоне. Однако в дальнейшем происходит кристаллизация, в результате которой они снова появляются. Величина вновь появившихся напряжений существенно меньше начальных значений. Разница достигает 70%.

Совет! Используя такой прием можно не только уменьшить напряжение, но и получить плавный переход на участке, расположенным между швом и металлом конструкции. Благодаря этому у металлоконструкции повышается прочностная характеристика.

Проковка сварочного шва

Технологическая операция проводится с целью создания дополнительных деформаций. Они позволяют полностью избавиться от остаточных напряжений. Проковка осуществляется, когда сочленение остывает. Мероприятие проводится, если температура превышает 450 °C. Проковывать соединение также можно при температурном режиме меньше 150 °C. В других случаях процесс не выполняется, так как существует риск появления надрывов.

Операция проводится ручным методом при использовании молотка. Его масса составляет в среднем 1000 г. Разрешено применять пневматический молоток. Когда осуществляется проковка многослойных сочленений, мероприятие не проводится для 1-го и последнего слоя, так как существует большая вероятность образование трещин. Способ позволяет избавиться от напряженного состояния во время устранения дефектов и при создании замыкающего сочленения.

Механическая правка шва

Сваривая металл толщиной до 3 мм, правка осуществляется ручным способом при использовании молотка. Для стали, имеющей большую толщину, применяется пресс. Механическая правка используется крайне редко. Вместо нее чаще применяют термический способ.

Особенностью механической правки является появление на металле налета. У обработанного участка возрастает текучесть, и снижается пластичность металла. Изменения свойств стали приводят к уменьшению прочности конструкции.

Термическая правка

Этот метод подразумевает под собой нагрев сочленения при использовании газового пламени. Может также применяться электродуга, образующаяся от неплавящегося электродного стержня. Нагрев материала осуществляется до 750-850 °C. Затем происходит быстрое расширение сплава. Однако рядом расположенные слои не дают металлу расширяться. Из-за этого возникает пластическая деформация нагретой зоны. Когда происходит охлаждение, предварительно нагретый участок начинает сжиматься. В итоге деформация полностью или частично устраняется.

Зная, как снять напряжение металла после сварки, удастся уменьшить вероятность снижения прочности сварных конструкций. Это особенно важно в условиях, которые способствуют появлению хрупкого разрушения шва. Используя вышеописанные методы, удается избежать дефектов при эксплуатации сварной металлоконструкции.

Термическая обработка сталей – одна из самых важных операций в машиностроении, от правильного проведения которой зависит качество выпускаемой продукции. Закалка и отпуск сталей являются одними из разнообразных видов термообработки металлов.

Тепловое воздействие на металл меняет его свойства и структуру. Это позволяет повысить механические свойства материала, долговечность и надежность изделий, а также уменьшить размеры и массу механизмов и машин. Кроме того, благодаря термообработке, для изготовления различных деталей можно применять более дешевые сплавы.

Также вам не помешает знать, как правильно варить полуавтоматом. Как закалялась сталь

Термообработка стали заключается в тепловом воздействии на металл по определенным режимам ля изменения его структуры и свойств.

К операциям термообработки относятся:

Термообработка стали: закалка отпуск – зависит от следующих факторов:

  • температуры нагрева;
  • времени (скорости) нагрева;
  • продолжительности выдержки при заданной температуре;
  • скорости охлаждения.

Закалка

Закалка стали – это процесс термообработки, суть которого заключается в нагреве стали до температуры выше критической с последующим быстрым охлаждением. В результате этой операции повышаются твердость и прочность стали, а пластичность снижается.

При нагреве и охлаждении сталей происходит перестройка атомной решетки. Критические значения температур у разных марок сталей неодинаковы: они зависят от содержания углерода и легирующих примесей, а также от скорости нагрева и охлаждения.

После закалки сталь становится хрупкой и твердой. Поверхностный слой изделий при нагреве в термических печах покрывается окалиной и обезуглероживается тем более, чем выше температура нагрева и время выдержки в печи. Если детали имеют малый припуск для дальнейшей обработки, то брак этот является неисправимым. Режимы закалки закалки стали зависят от ее состава и технических требований к изделию.

Читайте также:  Как выложить площадку из камня в саду?

Охлаждать детали при закалке следует быстро, чтобы аустенит не успел превратиться в структуры промежуточные (сорбит или троостит). Необходимая скорость охлаждения обеспечивается посредством выбора охлаждающей среды. При этом чрезмерно быстрое охлаждение приводит к появлению трещин или короблению изделия. Чтобы этого избежать, в интервале температур от 300 до 200 градусов скорость охлаждения надо замедлять, применяя для этого комбинированные методы закалки. Большое значение для уменьшения коробления изделия имеет способ погружения детали в охлаждающую среду.

Нагрев металла

Все способы закалки стали состоят из:

  • нагрева стали;
  • последующей выдержки для достижения сквозного прогрева изделия и завершения структурных превращений;
  • охлаждения с определенной скоростью.

Изделия из углеродистой стали нагревают в камерных печах. Предварительный подогрев в этом случае не требуется, так как эти марки сталей не подвергаются растрескиванию или короблению.

Сложные изделия (например, инструмент, имеющий выступающие тонкие грани или резкие переходы) предварительно подогревают:

  • в соляных ваннах путем двух-или трехкратного погружения на 2 – 4 секунды;
  • в отдельных печах до температуры 400 – 500 градусов по Цельсию.

Нагрев всех частей изделия должен протекать равномерно. Если это невозможно обеспечить за один прием (крупные поковки), то делаются две выдержки для сквозного прогрева.

Если в печь помещается только одна деталь, то время нагрева сокращается. Так, например, одна дисковая фреза толщиной 24 мм нагревается в течение 13 минут, а десять таких изделий – в течение 18 минут.

Защита изделия от окалины и обезуглероживания

Для изделий, поверхности которых после термообработки не шлифуются, выгорание углерода и образование окалины недопустимо. Защищают поверхности от подобного брака применением защитных газов, подаваемых в полость электропечи. Разумеется, такой прием возможен только в специальных герметизированных печах. Источником подаваемого в зону нагрева газа служат генераторы защитного газа. Они могут работать на метане, аммиаке и других углеводородных газах.

Если защитная атмосфера отсутствует, то изделия перед нагревом упаковывают в тару и засыпают отработанным карбюризатором, чугунной стружкой (термисту следует знать, что древесный уголь не защищает инструментальные стали от обезуглероживания). Чтобы в тару не попадал воздух, ее обмазывают глиной.

Соляные ванны при нагреве не дают металлу окисляться, но от обезуглероживания не защищают. Поэтому на производстве их раскисляют не менее двух раз в смену бурой, кровяной солью или борной кислотой. Соляные ванны, работающие на температурах 760 – 1000 градусов Цельсия, весьма эффективно раскисляются древесным углем. Для этого стакан, имеющий множество отверстий по всей поверхности, наполняют просушенным углем древесным, закрывают крышкой (чтобы уголь не всплыл) и после подогрева опускают на дно соляной ванны. Сначала появляется значительное количество языков пламени, затем оно уменьшается. Если в течение смены таким способом трижды раскислять ванну, то нагреваемые изделия будут полностью защищены от обезуглероживания.

Степень раскисления соляных ванн проверяется очень просто: обычное лезвие, нагретое в ванне в течение 5 – 7 минут в качественно раскисленной ванне и закаленное в воде, будет ломаться, а не гнуться.

Охлаждающие жидкости

Основной охлаждающей жидкостью для стали является вода. Если в воду добавить небольшое количество солей или мыла, то скорость охлаждения изменится. Поэтому ни в коем случае нельзя использовать закалочный бак для посторонних целей (например, для мытья рук). Для достижения одинаковой твердости на закаленной поверхности необходимо поддерживать температуру охлаждающей жидкости 20 – 30 градусов. Не следует часто менять воду в баке. Совершенно недопустимо охлаждать изделие в проточной воде.

Недостатком водяной закалки является образование трещин и коробления. Поэтому таким методом закаливают изделия только несложной формы или цементированные.

  • При закалке изделий сложной конфигурации из конструкционной стали применяется пятидесятипроцентный раствор соды каустической (холодный или подогретый до 50 – 60 градусов). Детали, нагретые в соляной ванне и закаленные в этом растворе, получаются светлыми. Нельзя допускать, чтобы температура раствора превышала 60 градусов.

Режимы

Пары, образующиеся при закалке в растворе каустика, вредны для человека, поэтому закалочную ванну обязательно оборудуют вытяжной вентиляцией.

  • Закалку легированной стали производят в минеральных маслах. Кстати, тонкие изделия из углеродистой стали также проводят в масле. Главное преимущество масляных ванн заключается в том, что скорость охлаждения не зависит от температуры масла: при температуре 20 градусов и 150 градусов изделие будет охлаждаться с одинаковой скоростью.

Следует остерегаться попадания воды в масляную ванну, так как это может привести к растрескиванию изделия. Что интересно: в масле, разогретом до температуры выше 100 градусов, попадание воды не приводит к появлению трещин в металле.

Недостатком масляной ванны является:

  1. выделение вредных газов при закалке;
  2. образование налета на изделии;
  3. склонность масла к воспламеняемости;
  4. постепенное ухудшение закаливающей способности.
  • Стали с устойчивым аустенитом (например, Х12М) можно охлаждать воздухом, который подают компрессором или вентилятором. При этом важно не допускать попадания в воздухопровод воды: это может привести к образованию трещин на изделии.
  • Ступенчатая закалка выполняется в горячем масле, расплавленных щелочах, солях легкоплавких.
  • Прерывистая закалка сталей в двух охлаждающих средах применяется для обработки сложных деталей, изготовленных из углеродистых сталей. Сначала их охлаждают в воде до температуры 250 – 200 градусов, а затем в масле. Изделие выдерживается в воде не более 1 – 2 секунд на каждые 5 – 6 мм толщины. Если время выдержки в воде увеличить, то на изделии неизбежно появятся трещины. Перенос детали из воды в масло следует выполнять очень быстро.

Вам нужно быстро и качественно нарезать металл? Воспользуйтесь плазменной резкой! Как правильно ее выполнять, читайте в этой статье.

Если вас интересует, как сделать токарную обработку металлических изделий, читайте статью по https://elsvarkin.ru/obrabotka-metalla/tokarnaya-obrabotka-metalla-obshhie-svedeniya/ ссылке.

Процесс отпуска

Отпуску подвергаются все закаленные детали. Это делается для снятия внутренних напряжений. В результате отпуска несколько снижается твердость и повышается пластичность стали.

В зависимости от требуемой температуры отпуск производится :

  • в масляных ваннах;
  • в селитровых ваннах;
  • в печах с принудительной воздушной циркуляцией;
  • в ваннах с расплавленной щелочью.

Температура отпуска зависит от марки стали и требуемой твердости изделия, например, инструмент, для которого необходима твердость HRC 59 – 60, следует отпускать при температуре 150 – 200 градусов. В этом случае внутренние напряжения уменьшаются, а твердость снижается незначительно.

Быстрорежущая сталь отпускается при температуре 540 – 580 градусов. Такой отпуск называют вторичным отвердением, так как в результате твердость изделия повышается.

Изделия можно отпускать на цвет побежалости, нагревая их на электроплитах, в печах, даже в горячем песке. Окисная пленка, которая появляется в результате нагрева, приобретает различные цвета побежалости, зависящие от температуры. Прежде чем приступать к отпуску на один из цветов побежалости, надо очистить поверхность изделия от окалины, нагара масла и т. д.

Обычно после отпуска металл охлаждают на воздухе. Но хромоникелевые стали следует охлаждать в воде или масле, так как медленное охлаждение этих марок приводит к отпускной хрупкости.

При последующем охлаждении балка будет изгибаться в обратном (указанному штрихом) направлении и в большей степени. В двутавровой балке при сварке полки изгибаются: верхняя— краями вниз, а нижняя — краями вверх. Вертикальная стенка изгибается в вертикальной плоскости и образуется серповидность. При помощи нагрева правят сначала верхнюю полку, затем — нижнюю и вертикальную стенку и в последнюю очередь серповидность.

На рис. 53, г показана правка нагревов выпучин в тонком листе. При правке лист нагревают отдельными участками (пятнами) в местах, указанных точками и расположенных по основанию выпучины. Каждый следующий участок нагревают после остывания предыдущего. Стрелками показан порядок и направление нагрева.

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СВАРНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Термическая обработка изделий после сварки производится для устранения (снятия) в них остаточных напряжений в тех случаях, когда это требуется техническими условиями на изготовление данного изделия. Применяют следующие виды термической обработки.

Полный отжиг. Стальное изделие нагревают до 820—930° С, выдерживают при этой температуре их затем медленно охлаждают.

Полный отжиг обеспечивает:

1) получение мелкозернистого строения, что повышает пластичность металла шва и переходной зоны. Благодаря улучшению сцепления между зернами возрастает вязкость металла;

2) понижение твердости металла шва, что облегчает последующую обработку его резанием или давлением;

3) уничтожение внутренних напряжений в сварном изделии.

Время выдержки при температуре отжига составляет от 0,75 до 1 мин на 1 мм толщины изделия; общее время выдержки должно быть не менее 30 мин. Затем изделие медленно охлаждают вместе с печью со скоростью от 50 до 75° в час до температуры 300° С, после чего его можно вынуть из печи и охлаждать на спокойном воздухе.

Слишком длительная выдержка при температуре отжига вредна, так как способствует росту зерен. Особенно это сказывается на мягкой низкоуглеродистой стали при температуре выше 1000° С. Ниже этой температуры рост зерна будет незначителен даже при выдержке до 7—8 ч. На рис. 54 показана схема изменения структуры стали при полном отжиге. До отжига металл имеет крупнозернистое строение (рис. 54, а). При определенной температуре внутри крупных зерен образуются мелкие зерна (рис. 54,6).

К концу нагревания этот процесс заканчивается и металл приобретает равномерное и однородное строение (рис. 54, в). Если сталь начать медленно охлаждать, то мелкозернистое строение сохранится, а по границам зерен выделится мягкое пластичное чистое железо — феррит (рис. 54, г), обеспечивающий хорошую связь между зернами и делающий сталь вязкой и пластичной. Такая структура остается и после отжига.

Если при отжиге нагревать сталь до 1200° С, т. е. до начала оплавления в среде, содержащей кислород, то произойдет не только перегрев, но и пережог (окисление) металла. Пережженная сталь имеет окисленные с поверхности зерна, обладает большой хрупкостью и малой прочностью. Если перегретую сталь можно исправить повторным отжигом, то пережженный металл исправить нельзя.

Нормализация. Нормализация отличается от полного отжига большей скоростью охлаждения. Повышенная скорость охлаждения в первые моменты после нагрева позволяет получить мелкозернистое строение металла. С этой целью сварное изделие после нагрева до температуры на 20—30° выше критической и выдержки вынимают из печи и охлаждают на воздухе.

При нормализации металл шва получается несколько более прочным, но менее пластичным, чем при отжиге. Чем больше углерода и марганца содержит сталь, тем более заметно понижение пластичности при нормализации. Для мягкой низкоуглеродистой стали, содержащей менее 0,2% углерода, вместо отжига рекомендуется применять нормализацию.

Отжиг для снятия напряжений (низкотемпературный отжиг или высокий отпуск). Для снятия напряжений изделие нагревают до 600—650° С и после выдержки (из расчета 2—2,5 мин на 1 мм толщины металла, но не менее 30 мин) подвергают медленному охлаждению вместе с печью. Поскольку при этом металл нагревается до температуры, лежащей ниже критической, изменений структуры не происходит.

При отпуске изделие можно нагревать до более низкой температуры, но тогда напряжения частично останутся в изделии, хотя «пики» их значительно снизятся. Так, например, при 400—500°С снимается до 50%, а при 200—300° С — до 10—20% остаточных напряжений, возникающих в процессе сварки.

Для отжига и нормализации всей сварной конструкции требуются соответствующие печи.

Высокий отпуск устраняет остаточные напряжения и повышает пластичность металла, но не ликвидирует сварочные деформации. Для устранения деформаций детали следует предварительно зажать в приспособление, придав им требуемую форму, а затем подвергнуть высокому отпуску. После этого детали сохраняют ту форму, какую они имели в приспособлении.

ВЛИЯНИЕ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР НА СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Влияние низких температур на основной металл. При понижении температуры ниже известного предела обычные углеродистые стали и наплавленный металл становятся хрупкими и их ударная вязкость резко понижается, хотя временное сопротивление стали при этом даже возрастает Если при температуре 20° С ударная вязкость стали Ст. 3 около 13 кгс-м/см 2 , то при — 40° С она составит только 0,5—1 кгс-м/см 2 . Поэтому сварные соединения из обычной стали при температуре ниже — 40° С могут давать трещины при ударных нагрузках или в местах концентрации напряжений.

Отжиг после сварки устраняет внутренние напряжения и повышает надежность эксплуатации конструкции при пониженных температурах.

Низкоуглеродистые легированные стали, содержащие свыше 3% никеля, например нержавеющие хромоникелевые стали, а также цветные металлы (медь, латунь, алюминий), не уменьшают своей ударной вязкости даже при очень низких температурах (до —250° С) и не становятся хрупкими. Поэтому их широко используют в изделиях, работающих при низких температурах, напри

мер, в аппаратах и сосудах для получения и хранения жидкого воздуха, жидкого кислорода, жидкого водорода, жидкого гелия и пр.

Сварка при низких окружающих температурах. Низкая окружающая температура при выполнении сварки (сварка на холоде) оказывает влияние на механические свойства наплавленного металла низкоуглеродистой стали. При температуре ниже — 20° С сталь Ст. 3 несколько понижает ударную вязкость, заметно уменьшается угол загиба, что свидетельствует о повышении хрупкости металла сварного шва. Поэтому в шве могут образоваться трещины уже в процессе сварки на холоде. Наибольшие трудности возникают при сварке на холоде сталей, содержащих углерода свыше 0,25%, а также легированных марганцем, хромом и молибденом, склонных к закалке. В этом случае вследствие быстрого охлаждения участков, прилегающих к сварному шву, которые при этом частично закаливаются и становятся более твердыми и хрупкими, могут появиться трещины. Для предупреждения образования трещин такие стали на холоде следует сваривать с предварительным подогревом места сварки и медленным охлаждением шва после сварки.

Сварка на холоде хромоникелевых нержавеющих сталей и цветных металлов не влияет на свойства наплавленного металла и поэтому вполне допустима.

Для подогрева изделий при сварке на холоде применяют индукционные нагревательные устройства – индукторы (рис. 55). Нагревательное устройство состоит из стального магнитопровода и обмотки. На рис. 55, а изображен индуктор с незамкнутым сердечником 1, которым он устанавливается на нагреваемый лист 3, а обмотка 2 подключается к вторичной обмотке сварочного трансформатора 4.

Свободные концы обмотки нагревателя и вторичной обмотки трансформатора замыкаются на нагреваемое изделие. При прохождении по обмотке индуктора переменного тока в магнитопроводе и воздушном пространстве окало полюсов сердечника возникает сильное переменное магнитное поле, которое индуктирует электродвижущую силу в нагреваемом изделии. Под действием электродвижущей силы в изделии возникают вихревые токи, нагревающие металл.

Для нагрева труб, колонн, стержней и резервуаров небольшого диаметра применяют индукторы без специального сердечника (рис. 55, б), которым в данном случае служит сама нагреваемая труба 1, вокруг трубы навивается обмотка 2. включаемая последовательно во вторичную обмотку сварочного трансформатора 3.

Переносные индукторы для подогрева имеют мощность порядка 9-10 ква и вес около 30 кГ. Скорость нагрева составляет 70— 80 град/мин. Переменное магнитное поле индуктора оказывает влияние на сварочную дугу, вызывая «магнитное дутье», которое распространяется на расстояние около 100 мм от индуктора.

Температура нагрева металла определяется путем нанесения на него полосок термокраски (термоиндикатора), которая при нагревании до 150-200° С изменяет свой цвет. Нагревание ведется вдоль оси шва участками длиной до 800 мм и шириной до 200 мм, для чего индуктор на данном участке устанавливается дважды.

В многослойных швах подогрев индуктором производится только при наложении первого валика. Последующие слои нужно наплавлять на металл, неполностью остывший после наплавки предыдущего слоя.

Автор: Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2011.06.01

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Источник статьи: http://morflot.su/otpusk-metalla-posle-svarki/

Adblock
detector