Болат дәнекерлеу қабілеті: жіктелуі. Болаттардың дәнекерлеу топтары

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 13:58

Болат негізгі құрылымдық материал болып табылады. Бұл әртүрлі қоспалардан тұратын темір-көміртекті қорытпа. Оның құрамына кіретін барлық компоненттер құйма қасиеттеріне әсер етеді. Металдардың технологиялық сипаттамаларының бірі - жоғары сапалы дәнекерленген қосылыстарды қалыптастыру мүмкіндігі.

Болаттың дәнекерлеу қабілетін анықтайтын факторлар

Болаттың дәнекерлеу қабілетін бағалау негізгі көрсеткіш – С_{эквиваленті көміртегі баламасы бойынша жүргізіледі. Бұл көміртегі құрамының және негізгі легирлеуші элементтердің дәнекерленген жіктердің сипаттамаларына әсер ету дәрежесін ескеретін шартты коэффициент.}

Болаттардың дәнекерлеу қабілетіне келесі факторлар әсер етеді:

1. Көміртегі мазмұны.
2. Зиянды қоспалардың болуы.
3. Допинг дәрежесі.
4. Микроқұрылым көрінісі.
5. Қоршаған орта жағдайлары.
6. Метал қалыңдығы.

Ең ақпарат беретін параметр - химиялық құрамы.

Болаттарды дәнекерлеу топтары бойынша бөлу

Қарастырылғаносы факторлардың барлығында болаттың дәнекерлеу қабілеті әртүрлі сипаттамаларға ие.

Болаттардың дәнекерлеу қабілеті бойынша жіктелуі.

• Жақсы (С_{eq≧0, 25%): төмен көміртекті болат бөлшектер үшін; өнімнің қалыңдығына, ауа райы жағдайына, дайындық жұмыстарының болуына байланысты емес.}
• Қанағаттанарлық (0,25%≦С_{eq≦0,35%): қоршаған орта жағдайларына және дәнекерленген құрылымның диаметріне шектеулер бар (ауа температурасы -5 дейін, тыныштықта ауа райы, қалыңдығы 20 мм дейін).}
• Шектеулі (0,35%≦C_{eq≦0,45%): Сапалы тігісті қалыптастыру үшін алдын ала қыздыру қажет. Ол «тегіс» аустениттік түрленулерге, тұрақты құрылымдардың (феррит-перлиттік, бейниттік) қалыптасуына ықпал етеді.}
• Нашар (С_{eq≧0, 45%): металл жиектерін алдын ала температуралық дайындықсыз, сондай-ақ кейінгі термиялық өңдеусіз механикалық тұрақты дәнекерленген қосылыстарды қалыптастыру мүмкін емес. дәнекерленген құрылымның. Қажетті микроқұрылымды қалыптастыру үшін қосымша қыздыру және тегіс салқындату қажет.}

Болат дәнекерлеу топтары темір-көміртекті қорытпалардың ерекше сорттарын дәнекерлеудің технологиялық ерекшеліктерін шарлауды жеңілдетеді.

Жылумен өңдеу

Болаттардың дәнекерлеу қабілетінің тобына және сәйкес технологиялық ерекшеліктерге байланысты дәнекерленген қосылыс сипаттамаларын дәйекті температуралық әсерлердің көмегімен реттеуге болады. Термиялық өңдеудің 4 негізгі әдісі бар: шынықтыру, шынықтыру,күйдіру және қалыпқа келтіру.

Ең көп тарағандары қаттылық пен дәнекерленген жіктің бір мезгілде беріктігі, кернеуді жеңілдету, сызаттардың алдын алу үшін сөндіру және шынықтыру болып табылады. Шынықтыру дәрежесі материалға және қажетті қасиеттерге байланысты.

Дайындық жұмыстары кезінде металл конструкцияларды термиялық өңдеу жүргізіледі:

• тазалау - металл ішіндегі кернеуді жеңілдету, оның жұмсақтығы мен иілгіштігін қамтамасыз ету;
• температура айырмашылығын азайту үшін алдын ала қыздырылған.

Температура әсерлерін ұтымды басқару мыналарға мүмкіндік береді:

• бөлшекті жұмысқа дайындаңыз (дәндерді ұнтақтау арқылы барлық ішкі кернеулерді босатыңыз);
• суық металдағы температура айырмашылығын азайту;
• микроқұрылымды термиялық түзету арқылы дәнекерленген нысанның сапасын жақсартыңыз.

Температура айырмашылығы бойынша қасиеттерді түзету жергілікті немесе жалпы болуы мүмкін. Жиектерді жылыту газ немесе электр доғалық жабдықты қолдану арқылы жүзеге асырылады. Бүкіл бөлікті қыздырып, біркелкі салқындату үшін арнайы пештер қолданылады.

Микроқұрылымның қасиеттерге әсері

Термоөңдеу процестерінің мәні құйма ішіндегі құрылымдық өзгерістерге және олардың қатқан металға әсеріне негізделген. Сонымен, 727 ˚C температураға дейін қыздырғанда, ол аралас түйіршікті аустениттік құрылым болып табылады. Салқындату әдісі түрлендіру опцияларын анықтайды:

1. Пештің ішінде (жылдамдық 1˚C/мин) - перлиттік құрылымдар шамамен 200 HB (Бринелл қаттылығы) қаттылығымен қалыптасады.
2. Қосулыауа (10˚С/мин) – сорбит (феррит-перлит дәндері), қаттылық 300 HB.
3. Мұнай (100˚C/мин) – троостит (феррит-цементит микроқұрылымы), 400 HB.
4. Су (1000˚C/мин) – мартенсит: қатты (600 HB), бірақ сынғыш ұшты құрылым.

Дәнекерлеу қосылысында қаттылық, беріктік, пластикалық сапа көрсеткіштері жеткілікті болуы керек, сондықтан тігістің мартенситтік сипаттамалары қабылданбайды. Төмен көміртекті қорытпалар ферриттік, феррит-перлиттік, феррит-аустениттік құрылымға ие. Орташа көміртекті және орташа легирленген болаттар – перлиттік. Жоғары көміртекті және жоғары легірленген – мартенситтік немесе троостит, феррит-аустенитті түрге келтіру үшін маңызды.

Жұмсақ болат дәнекерлеу

Көміртекті болаттардың дәнекерлеу қабілеті көміртегі мен қоспалардың мөлшерімен анықталады. Олар күйіп кетуге қабілетті, газ тәрізді формаларға айналады және төмен сапалы тігістің кеуектілігін береді. Күкірт пен фосфор дәндердің шеттерінде шоғырлануы мүмкін, құрылымның нәзіктігін арттырады. Дәнекерлеу ең жеңілдетілген, дегенмен жеке тәсілді қажет етеді.

Жалпы сапалы көміртекті болат үш топқа бөлінеді: A, B және C. Дәнекерлеу жұмыстары С тобындағы металмен жүргізіледі.

ГОСТ 380-94 сәйкес VST1 - VST4 маркалы болаттардың дәнекерлеу қабілеті шектеулер мен қосымша талаптардың болмауымен сипатталады. Диаметрі 40 мм-ге дейінгі бөлшектерді дәнекерлеу қыздырусыз жүреді. Сыныптардағы мүмкін көрсеткіштер: G – марганецтің жоғары мөлшері; kp, ps, cn - «қайнау», «жартылай тыныш», «тыныш»тиісінше.

Төменкөміртекті сапалы болат тотықсыздану дәрежесін және марганец құрамын көрсететін көміртектің жүзден бір бөлігін белгілейтін сорттармен ұсынылған (ГОСТ 1050-88): болат 10 (сонымен бірге 10кп, 10пс, 10Г), 15 (сонымен қатар 15кп, 15кп, 15Г), 20 (сонымен қатар 20кп, 20кп, 20Г).

Сапалы дәнекерлеуді қамтамасыз ету үшін дәнекерлеу пулын көміртегі С және марганец Mn-мен қанықтыру процесін жүргізу қажет.

Дәнекерлеу әдістері:

1. Диаметрі 2-ден 5 мм-ге дейінгі арнайы, бастапқы күйдірілген электродтарды қолданатын қол доғасы. Түрлері: E38 (орташа беріктік үшін), E42, E46 (420 МПа дейін жақсы беріктік үшін), E42A, E46A (күрделі құрылымдардың жоғары беріктігі және олардың ерекше жағдайларда жұмыс істеуі үшін). ОММ-5 және УОНИ 13/45 штангаларымен дәнекерлеу тұрақты токтың әсерінен жүзеге асырылады. ЦМ-7, ОМА-2, СМ-11 электродтарымен жұмыс кез келген сипаттамадағы токпен жүргізіледі.
2. Газбен дәнекерлеу. Көбінесе жағымсыз, бірақ мүмкін. Ол Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08GS толтырғыш сымдарды қолдану арқылы жүзеге асырылады. Жіңішке көміртекті металл (d 8мм) сол жақта, қалың (d 8мм) - дұрыс жолмен дәнекерленген. Тігіс қасиеттеріндегі кемшіліктерді қалыпқа келтіру немесе күйдіру арқылы жоюға болады.

Төмен көміртекті болаттарды дәнекерлеу қосымша қыздырусыз орындалады. Қарапайым пішіннің егжей-тегжейлері үшін ешқандай шектеулер жоқ. Көлемді және торлы құрылымдарды желден қорғау маңызды. Күрделі заттарды шеберханада 5˚С төмен емес температурада пісірген жөн.

Осылайша, VST1 - VST4 маркалары үшін, болат 10 - болат 20 - дәнекерлеу қабілеті жақсы, іс жүзіндешектеусіз, дәнекерлеу әдісін, электрод түрін және ток сипаттамаларын стандартты жеке таңдауды талап етеді.

Орташа және жоғары көміртекті құрылымдық болаттар

Қорытпаның көміртегімен қанығуы оның жақсы қосылыстар түзу қабілетін төмендетеді. Доғаның немесе газ жалынының термиялық әсер ету процесінде күкірт дәндердің жиектерінде жиналып, қызыл сынғыштыққа, фосфор суық сынғыштыққа әкеледі. Көбінесе марганецпен легирленген материалдар дәнекерленген.

Бұған қарапайым сапалы VSt4, VSt5 (ГОСТ 380-94), жоғары сапалы 25, 25Г, 30, 30Г, 35, 35Г, 40, 45Г (ГОСТ 1050-88) түрлі металлургиялық өндірістің конструкциялық болаттары кіреді..

Жұмыстың мәні дәнекерлеу бассейніндегі көміртегінің мөлшерін азайту, ондағы металды кремний және марганецпен қанықтыру және оңтайлы технологияны қамтамасыз ету. Бұл ретте механикалық қасиеттердің тұрақсыздануына әкелетін көміртегінің шамадан тыс жоғалуын болдырмау маңызды.

Орташа және жоғары көміртекті болаттармен пісіру ерекшеліктері:

1. Ені 150 мм дейін 100-200˚С дейін жиекті бастапқы қыздыру. Тек Vst4 маркалары мен 25 болат қосымша қыздырусыз дәнекерленген. Қанағаттанарлық дәнекерлеу қабілеті бар орташа көміртекті болаттар үшін жұмысты бастамас бұрын толық нормалау жүргізіледі. Жоғары көміртекті болаттар үшін алдын ала күйдіру қажет.
2. Доғалық дәнекерлеу 3-тен 6 мм-ге дейінгі өлшемді (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7), тұрақты токпен қапталған күйдірілген электродтармен жүзеге асырылады. жұмыс істеуге боладыағын немесе қорғайтын газдар (CO_{2, аргон).}
3. Газбен пісіру карбюризациялық жалынмен, сол жақ әдіспен, 200˚C температураға дейін алдын ала қыздырумен, ацетиленнің біркелкі төмен қуат көзімен жүзеге асырылады.
4. Бөлшектерді міндетті түрде термиялық өңдеу: ішкі кернеулерді азайту, крекингті болдырмау, шыңдалған мартенситті және троостит құрылымдарын жұмсарту үшін шыңдау және шынықтыру немесе бөлек шынықтыру.
5. Байланысты нүктелік дәнекерлеу шектеусіз орындалады.

Осылайша, орташа және жоғары көміртекті құрылымдық болаттар іс жүзінде шектеусіз, кем дегенде 5˚С сыртқы температурада дәнекерленген. Төмен температураларда бастапқы алдын ала қыздыру және жоғары сапалы термиялық өңдеу міндетті болып табылады.

Төмен легирленген болаттарды дәнекерлеу

Легирленген болаттар – қажетті қасиеттерді алу үшін балқыту кезінде әртүрлі металдармен қаныққан болаттар. Олардың барлығы дерлік қаттылық пен беріктікке оң әсер етеді. Хром және никель ыстыққа төзімді және тот баспайтын қорытпалардың бөлігі болып табылады. Ванадий мен кремний серпімділік береді, серіппелер мен серіппелерді жасау үшін материал ретінде пайдаланылады. Молибден, марганец, титан тозуға төзімділікті, вольфрам - қызыл қаттылықты арттырады. Сонымен қатар бөлшектердің қасиеттеріне оң әсер ете отырып, олар болаттың дәнекерлеу қабілетін нашарлатады. Сонымен қатар, қатаю дәрежесі және мартенситті құрылымдардың пайда болуы, ішкі кернеулер және тігістердегі крекинг қаупі артады.

Легирленген болаттардың дәнекерлеу қабілеті де олардыңхимиялық құрамы.

Төмен легірленген көміртекті болаттар 2GS, 14G2, 15G, 20G (ГОСТ 4543-71), 15HSND, 16G2AF (ГОСТ 19281-89) жақсы дәнекерленген. Стандартты жағдайларда олар процестердің соңында қосымша қыздыруды және термиялық өңдеуді қажет етпейді. Дегенмен, кейбір шектеулер әлі де бар:

• Рұқсат етілген жылу жағдайларының тар диапазоны.
• Жұмыс -10˚С төмен емес температурада жүргізілуі керек (атмосфералық төмен температура жағдайында, бірақ -25˚С төмен емес, 200˚С дейін алдын ала қыздыру қолданылады).

Мүмкін жолдар:

• Тұрақты ток 40-50 А, E55, E50A, E44A электродтары бар электр доғалық дәнекерлеу.
• Толтырғыш сым Sv-08GA, Sv-10GA көмегімен автоматты су асты доғасымен дәнекерлеу.

09G2S, 10G2S1 болаттарының дәнекерлеу қабілеті де жақсы, талаптар мен мүмкін болатын енгізу әдістері 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15KhSND, 16G2AF қорытпаларымен бірдей. 09G2S, 10G2S1 қорытпаларының маңызды сипаттамасы диаметрі 4 см-ге дейінгі бөлшектер үшін жиектерді дайындау қажеттілігінің болмауы болып табылады.

Орташа легирленген болаттарды дәнекерлеу

20KhGSA, 25KhGSA, 35KhGSA (ГОСТ 4543-71) орташа легирленген болаттар борпылдақ тігістердің пайда болуына айтарлықтай төзімділік береді. Олар қанағаттанарлық дәнекерлеу қабілеті бар топқа жатады. Олар 150-200˚С температураға дейін алдын ала қыздыруды, көп қабатты дәнекерлеуді, дәнекерлеу аяқталғаннан кейін шынықтыруды және шынықтыруды қажет етеді. Опциялар:

• Электр доғасымен дәнекерлеу кезіндегі ток пен электродтың диаметріжіңішке жиектер жұмыс кезінде қаттырақ болатынын ескере отырып, металдың қалыңдығына байланысты қатаң түрде таңдалады. Сонымен, өнімнің диаметрі 2-3 мм болса, ток мәні 50-90 А шегінде болуы керек. Шетінің қалыңдығы 7-10 мм болғанда, кері полярлықтың тікелей тогы 4-6 мм электродтарды қолдану арқылы 200 А дейін артады. Целлюлоза немесе кальций фторидті қорғаныш жабындары (Sv-18KhGSA, Sv-18KhMA) бар таяқшалар қолданылады.
• Қорғаушы газ ортасында жұмыс істегенде CO_{2 диаметрі жоғары Sv-08G2S, Sv-10G2, Sv-10GSMT, Sv-08Kh3G2SM сымдарын пайдалану қажет. 2 мм дейін.}

Бұл материалдар үшін жиі аргон доғасы әдісі немесе су астындағы доғалық дәнекерлеу қолданылады.

Ыстыққа төзімді және жоғары берік болаттар

Ыстыққа төзімді темір-көміртекті 12MX, 12X1M1F, 25X2M1F, 15X5VF қорытпаларымен дәнекерлеу 300-450˚С температураға дейін алдын ала қыздырумен, соңғы шынықтырумен және жоғары шынықтырумен жүзеге асырылуы тиіс.

• УONII 13 / 45MH, TML-3, TsL-30-63, TsL-39 күйдірілген жабынды электродтарды пайдалана отырып, көп қабатты тігісті жобалау үшін каскадты әдіспен электр доғалық дәнекерлеу.
• Ацетиленді берумен 100 дм3/мм Sv-08KhMFA, Sv-18KhMA толтырғыш материалдарды пайдалана отырып, газбен дәнекерлеу. Құбырды қосу бүкіл қосылыстың алдыңғы газ жылытуымен жүзеге асырылады.

14Kh2GM, 14Kh2GMRB орташа легірленген жоғары берік материалдарды дәнекерлеу кезінде кейбір нюанстарды ескере отырып, ыстыққа төзімді болаттар сияқты ережелерді сақтау маңызды:

• Мұқият тазалаужиектер және ілмектерді пайдалану.
• Электродты жоғары температурада жасыту (450˚C дейін).
• Қалыңдығы 2 см-ден асатын бөліктер үшін 150˚C дейін алдын ала қыздырыңыз.
• Тігістерді баяу салқындату.

Жоғары легирленген болаттар

Жоғары легирленген болаттарды дәнекерлеу кезінде арнайы технологияны қолдану қажет. Оларға тот баспайтын, ыстыққа төзімді және ыстыққа төзімді қорытпалардың үлкен ассортименті кіреді, олардың кейбіреулері: 09Kh16N4B, 15Kh12VNMF, 10Kh13SYu, 08Kh17N5MZ, 08Kh18G8N2T, 03Kh16N15MZKA1G, 03Kh16N15MZK1G, Болаттардың дәнекерлеу қабілеті (ГОСТ 5632-72) 4-ші топқа жатады.

Көміртекті жоғары легирленген болаттың дәнекерлеу қасиеті:

1. Олардың жылу өткізгіштігі төмен болғандықтан ток күшін орта есеппен 10-20%-ға азайту қажет.
2. Дәнекерлеуді саңылаумен, электродтардың өлшемі 2 мм-ге дейін жүргізу керек.
3. Фосфор, қорғасын, күкірт, сурьманың мөлшерін азайтыңыз, молибден, ванадий, вольфрам молдығын ұлғайту, арнайы қапталған таяқшаларды қолдану арқылы.
4. Аралас дәнекерлеу микроқұрылымын қалыптастыру қажеттілігі (аустенит + феррит). Бұл тұндырылған металдың икемділігін және ішкі кернеулерді азайтуды қамтамасыз етеді.
5. Дәнекерлеу қарсаңында жиекті міндетті түрде жылыту. Температура құрылымдардың микроқұрылымына байланысты 100-ден 300˚С аралығында таңдалады.
6. Доғалық дәнекерлеу кезінде қапталған электродтарды таңдау бөлшектердің түйіршіктерінің түріне, қасиеттеріне және жұмыс жағдайларына байланысты анықталады: 12X18H9 аустениттік болат үшін: UONII 13 / NZh, OZL-7, Sv-06Kh19N9T бар OZL-14 жабындар,Sv-02X19H9; 20Kh17N2 мартенситті болат үшін: UONII 10Kh17T, Sv-08Kh17T қапталған AN-V-10; аустенитті-ферритті болат 12Kh21N5T үшін: TsL-33 Sv-08Kh11V2MF қапталған.
7. Газбен дәнекерлеу кезінде ацетиленнің берілуі 70-75 дм3/мм шамасына сәйкес болуы керек, толтырғыш сым Sv-02Kh19N9T, Sv-08Kh19N10B қолданылады.
8. Су астындағы доға операцияларын NZh-8 көмегімен жасауға болады.

Болаттың дәнекерлеу қабілеті салыстырмалы параметр болып табылады. Ол металдың химиялық құрамына, оның микроқұрылымына және физикалық қасиеттеріне байланысты. Бұл ретте жоғары сапалы түйіспелерді қалыптастыру мүмкіндігін ойластырылған технологиялық тәсілдің, арнайы жабдықтың және жұмыс жағдайларының көмегімен реттеуге болады.