Кафедра ''Материаловедение и сварочное производство''
УТВЕРЖДАЮ
Первый проректор –
Проректор по учебной работе
_____________Е.А. Кудряшов
«____»_____________2010 г.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ
КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ
Методические указания к выполнению лабораторных работ
для студентов специальности 12.05.04
Курск 2008
УДК 621.791
Составители Ю.А. Артеменко, Е.В. Рыжков
Рецензент
Кандидат технических наук Н.М. Гайдаш
Технология и оборудование сварки плавлением конструкционных сталей и сплавов [Текст]: методические указания к выполнению лабораторных работ /Юго-Зап. гос. ун-т; сост.: Ю.А. Артеменко, Е.В. Рыжков Курск, 2010. 51с.: табл. 7, ил. 25. Библиогр.: 6 с.51.
Излагаются методические рекомендации к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Технология и оборудование сварки плавлением конструкционных сталей и сплавов». Указывается порядок проведения работ, обработки результатов и составления отчетов.
Методические указания соответствуют требованиям ГОС 2000 направления 651400 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 120500 (150202.65) «Оборудование и технология сварочного производства».
Текст печатается в авторской редакции
Подписано в печать .Формат 60x84 1/16.
Усл. печ. л. 2,9. Уч.-изд. л. 2,7 . Тираж 30 экз. Заказ Бесплатно
Юго-Западный государственный университет.
305040, Курск, ул. 50 лет Октября, 94.
Лабораторная работа №1
ИССЛЕДОВАНИЕ свойств зтв ПРИ СВАРКЕ конструкционных СТАЛЕЙ
Цель работы. Изучение влияния предварительного подогрева на структуру зоны термического влияния (ЗТВ) в сварных соединениях из закаливающихся сталей.
Сведения из теории
При сварке изделий из конструкционных сталей, чувствительных к термическому циклу сварки, возможны ферритное, перлитное, мартенситное и бейнитное превращения аустенита, а также их сочетания. Характер превращений зависит от состава стали и скорости охлаждения в интервале температур превращений аустенита. При сварке конструкционных сталей необходимо стремиться к подавлению мартенситного превращения, т.к. наличие хрупкой мартенситной структуры является одним из основных факторов образования холодных трещин.
При разработке технологического процесса сварки сталей необходимо сопоставлять скорость охлаждения металла ЗТВ ω8/5 в температурном интервале превращений аустенита 800÷500 оС с критическим значением. Сварка на режимах, при которых ω8/5 > ωкр, вызывает резкое снижение пластичности металла ЗТВ за счет появления закалочных структур и образования холодных трещин. ω8/5 определяется расчетным путем или при обработке экспериментальных кривых термического цикла сварки.
Для многих сталей значения ωкр известны из специальной литературы. Для приближенного определения допустимой скорости охлаждения в субкритическом интервале температур возможно использование термокинетических (анизотермических) диаграмм превращения аустенита. На рис. 1.1 представлен пример термокинетической диаграммы с обозначением характеристических длительностей охлаждения для феррита tф , перлита tп и бейнита tб и температур начала превращения аустенита.
Пользуясь диаграммой, можно приближенно рассчитать ωкр, ниже которой обеспечивается полное отсутствие закалки металла в ЗТВ.
ωкр = 300/tп . (1.1)
Уменьшая ω8/5 за счет применения предварительного подогрева, можно добиться полного отсутствия мартенситной структуры при сварке большинства конструкционных сталей. Однако выбор температуры подогрева при сварке необходимо проводить с учетом склонности стали к росту зерна при температурах свыше 1000оС. Чрезмерно высокий подогрев может вызвать заметное ухудшение свойств (прежде всего ударной вязкости) металла ЗТВ.
Для конструкционных сталей в качестве критерия стойкости к ХТ используется эквивалент углерода, рассчитываемый по формуле
, 1.2)
где δ – толщина свариваемых листов, мм.
Символ химического элемента означает его содержание в процентах.
Если Сэкв < 0,45%, то предварительный подогрев не требуется. При Сэкв > 0,45% считается, что сталь потенциально склонна к образованию ХТ. Это означает, что при неблагоприятных режимах сварки весьма вероятно образование закалочных структур, которое в сочетании с высоким уровнем растягивающих внутренних напряжений и наличием диффузионного водорода ведет к зарождению и распространению ХТ. В этом случае необходим предварительный подогрев, температура которого в оС оценивается по формуле
(1.3)
В процессе выполнения работы оценивается эффективность применения предварительного подогрева при сварке конструкционных сталей с точки зрения подавления мартенситного превращения в ЗТВ. Оценка производится путем сравнения образцов, сваренных при наличии и отсутствии предварительного подогрева. Наличие мартенситной структуры контролируется металлографическими методами, а также распределением твердости по сечению шва и ЗТВ.
Оборудование и материалы
1) Образцы 10 × 50 × 100 мм из сталей Ст. 3 , 40Х и 65Г.
2) Проволока Св - 08Г2С Æ 1,6 мм.
3) Пост для полуавтоматической дуговой сварки в среде СО2 .