Die sweisbaarheid van metaalmateriale verwys na die vermoë van metaalmateriale om uitstekende sweislasse te verkry deur gebruik te maak van sekere sweisprosesse, insluitend sweismetodes, sweismateriale, sweisspesifikasies en sweisstruktuurvorme.As 'n metaal uitstekende sweislasse kan verkry deur meer algemene en eenvoudige sweisprosesse te gebruik, word dit beskou as goeie sweiswerkverrigting.Die sweisbaarheid van metaalmateriale word oor die algemeen in twee aspekte verdeel: prosessweisbaarheid en toepassingsweisbaarheid.
Proses sweisbaarheid: verwys na die vermoë om uitstekende, defekvrye sweislasse onder sekere sweisprosestoestande te verkry.Dit is nie 'n inherente eienskap van die metaal nie, maar word geëvalueer op grond van 'n sekere sweismetode en die spesifieke prosesmaatreëls wat gebruik word.Daarom is die prosessweisbaarheid van metaalmateriale nou verwant aan die sweisproses.
Diens sweisbaarheid: verwys na die mate waarin die sweislas of die hele struktuur voldoen aan die diensprestasie wat deur die produk se tegniese voorwaardes gespesifiseer word.Die werkverrigting hang af van die werksomstandighede van die gelaste struktuur en die tegniese vereistes wat in die ontwerp gestel word.Sluit gewoonlik meganiese eienskappe, lae temperatuur taaiheid weerstand, bros breuk weerstand, hoë temperatuur kruip, moegheid eienskappe, blywende sterkte, korrosie weerstand en slytasie weerstand, ens. Byvoorbeeld, die algemeen gebruikte S30403 en S31603 vlekvrye staal het uitstekende korrosie weerstand, en 16MnDR en 09MnNiDR lae-temperatuur staal het ook goeie lae-temperatuur taaiheid weerstand.
Faktore wat die sweisprestasie van metaalmateriale beïnvloed
1. Materiële faktore
Materiale sluit in onedelmetaal en sweismateriale.Onder dieselfde sweistoestande is die hooffaktore wat die sweisbaarheid van die basismetaal bepaal, sy fisiese eienskappe en chemiese samestelling.
In terme van fisiese eienskappe: faktore soos die smeltpunt, termiese geleidingsvermoë, lineêre uitsettingskoëffisiënt, digtheid, hittekapasiteit en ander faktore van die metaal het almal 'n impak op prosesse soos termiese siklus, smelting, kristallisasie, faseverandering, ens. , waardeur sweisbaarheid beïnvloed word.Materiale met lae termiese geleidingsvermoë soos vlekvrye staal het groot temperatuurgradiënte, hoë oorblywende spanning en groot vervorming tydens sweiswerk.Verder, as gevolg van die lang verblyftyd by hoë temperatuur, groei die korrels in die hitte-geaffekteerde sone, wat nadelig is vir die gesamentlike prestasie.Austenitiese vlekvrye staal het 'n groot lineêre uitsettingskoëffisiënt en ernstige gewrigdeformasie en spanning.
Wat chemiese samestelling betref, is die mees invloedryke element koolstof, wat beteken dat die koolstofinhoud van die metaal die sweisbaarheid daarvan bepaal.Die meeste van die ander legeringselemente in staal is nie bevorderlik vir sweiswerk nie, maar hul impak is oor die algemeen baie kleiner as dié van koolstof.Soos die koolstofinhoud in staal toeneem, neem die verhardingsneiging toe, neem die plastisiteit af en sweiskrake is geneig om te voorkom.Gewoonlik word die sensitiwiteit van metaalmateriale vir krake tydens sweiswerk en die veranderinge in meganiese eienskappe van die sweislasarea gebruik as die hoofaanwysers om die sweisbaarheid van materiale te evalueer.Daarom, hoe hoër die koolstofinhoud, hoe slegter is die sweisbaarheid.Laekoolstofstaal en lae-legeringsstaal met 'n koolstofinhoud van minder as 0,25% het uitstekende plastisiteit en slagtaaiheid, en die plastisiteit en slagtaaiheid van die sweislasse na sweiswerk is ook baie goed.Voorverhitting en na-sweis hittebehandeling is nie nodig tydens sweiswerk nie, en die sweisproses is maklik om te beheer, dus het dit goeie sweisbaarheid.
Daarbenewens beïnvloed die smelt- en roltoestand, hittebehandelingstoestand, organisatoriese toestand, ens. van staal almal sweisbaarheid in verskillende mate.Die sweisbaarheid van staal kan verbeter word deur korrels te verfyn of te verfyn en beheerde rolprosesse.
Sweismateriale neem direk deel aan 'n reeks chemiese metallurgiese reaksies tydens die sweisproses, wat die samestelling, struktuur, eienskappe en defekvorming van die sweismetaal bepaal.As die sweismateriale onbehoorlik gekies is en nie by die basismetaal pas nie, sal nie net 'n voeg wat aan die gebruiksvereistes voldoen nie verkry word nie, maar defekte soos krake en veranderinge in strukturele eienskappe sal ook ingebring word.Daarom is die korrekte keuse van sweismateriale 'n belangrike faktor om hoë kwaliteit sweislasse te verseker.
2. Prosesfaktore
Prosesfaktore sluit in sweismetodes, sweisprosesparameters, sweisvolgorde, voorverhitting, naverhitting en na-sweis hittebehandeling, ens. Die sweismetode het 'n groot invloed op die sweisbaarheid, hoofsaaklik in twee aspekte: hittebronkenmerke en beskermingstoestande.
Verskillende sweismetodes het baie verskillende hittebronne in terme van krag, energiedigtheid, maksimum verhittingstemperatuur, ens. Metale wat onder verskillende hittebronne gesweis word, sal verskillende sweiseienskappe toon.Byvoorbeeld, die krag van elektroslagsweiswerk is baie hoog, maar die energiedigtheid is baie laag, en die maksimum verhittingstemperatuur is nie hoog nie.Die verhitting is stadig tydens sweiswerk, en die hoë temperatuurverblyftyd is lank, wat lei tot growwe korrels in die hitte-geaffekteerde sone en 'n aansienlike vermindering in impaktaaiheid, wat genormaliseer moet word.Om te verbeter.Daarteenoor het elektronstraalsweis, lasersweis en ander metodes lae krag, maar hoë energiedigtheid en vinnige verhitting.Die hoë temperatuurverblyftyd is kort, die hitte-geaffekteerde sone is baie smal, en daar is geen gevaar van graangroei nie.
Deur die sweisprosesparameters aan te pas en ander prosesmaatreëls aan te neem soos voorverhitting, naverhitting, meerlaagsweiswerk en die beheer van tussenlaagtemperatuur kan die sweistermiese siklus aanpas en beheer en sodoende die sweisbaarheid van die metaal verander.Indien maatreëls soos voorverhitting voor sweiswerk of hittebehandeling ná sweiswerk getref word, is dit heeltemal moontlik om sweislasse te verkry sonder kraakdefekte wat aan prestasievereistes voldoen.
3. Strukturele faktore
Dit verwys hoofsaaklik na die ontwerpvorm van die gelaste struktuur en gelaste verbindings, soos die impak van faktore soos strukturele vorm, grootte, dikte, voeggroefvorm, sweisuitleg en sy deursneevorm op sweisbaarheid.Die invloed daarvan word hoofsaaklik weerspieël in die oordrag van hitte en die toestand van krag.Verskillende plaatdiktes, verskillende voegvorms of groefvorms het verskillende hitte-oordragspoedrigtings en -tempo's, wat die kristallisasierigting en korrelgroei van die gesmelte poel sal beïnvloed.Die strukturele skakelaar, plaatdikte en sweisreëling bepaal die styfheid en selfbeheersing van die las, wat die spanningstoestand van die las affekteer.Swak kristalmorfologie, erge spanningskonsentrasie en oormatige sweisspanning is die basiese voorwaardes vir die vorming van sweiskrake.In die ontwerp is die vermindering van gewrigstyfheid, die vermindering van kruissweislasse en die vermindering van verskeie faktore wat spanningskonsentrasie veroorsaak, almal belangrike maatreëls om sweisbaarheid te verbeter.
4. Gebruiksvoorwaardes
Dit verwys na die bedryfstemperatuur, lastoestande en werksmedium gedurende die dienstydperk van die gelaste struktuur.Hierdie werksomgewings en bedryfstoestande vereis dat gelaste strukture ooreenstemmende werkverrigting het.Gesweisde strukture wat by lae temperature werk, moet byvoorbeeld brosbreukweerstand hê;strukture wat by hoë temperature werk, moet kruipweerstand hê;strukture wat onder afwisselende belasting werk, moet goeie vermoeiingsweerstand hê;strukture wat in suur-, alkali- of soutmedia werk. Die gelaste houer moet hoë korrosiebestandheid hê, ensovoorts.Kortom, hoe strenger die gebruikstoestande is, hoe hoër is die kwaliteitvereistes vir sweislasse, en hoe moeiliker is dit om die sweisbaarheid van die materiaal te verseker.
Identifikasie en evalueringsindeks van sweisbaarheid van metaalmateriale
Tydens die sweisproses ondergaan die produk sweistermiese prosesse, metallurgiese reaksies, sowel as sweisspanning en vervorming, wat lei tot veranderinge in chemiese samestelling, metallografiese struktuur, grootte en vorm, wat die werkverrigting van die sweislas dikwels verskil van dié van die basismateriaal, kan soms selfs nie aan gebruiksvereistes voldoen nie.Vir baie reaktiewe of vuurvaste metale, moet spesiale sweismetodes soos elektronstraalsweising of lasersweiswerk gebruik word om lasse van hoë gehalte te verkry.Hoe minder toerustingtoestande en minder moeilikheid benodig word om 'n goeie sweislas van 'n materiaal te maak, hoe beter is die sweisbaarheid van die materiaal;inteendeel, as komplekse en duur sweismetodes, spesiale sweismateriale en prosesmaatreëls vereis word, beteken dit dat die materiaal Die sweisbaarheid swak is.
Wanneer produkte vervaardig word, moet die sweisbaarheid van die materiaal wat gebruik word eers geëvalueer word om te bepaal of die geselekteerde strukturele materiale, sweismateriale en sweismetodes toepaslik is.Daar is baie metodes om die sweisbaarheid van materiale te evalueer.Elke metode kan slegs 'n sekere aspek van die sweisbaarheid verduidelik.Daarom is toetse nodig om die sweisbaarheid ten volle te bepaal.Toetsmetodes kan in simulasietipe en eksperimentele tipe verdeel word.Eersgenoemde simuleer die verhitting en verkoeling eienskappe van sweiswerk;laasgenoemde toets volgens werklike sweistoestande.Die toetsinhoud is hoofsaaklik om die chemiese samestelling, metallografiese struktuur, meganiese eienskappe en die teenwoordigheid of afwesigheid van sweisdefekte van die basismetaal en sweismetaal op te spoor, en om die lae-temperatuur werkverrigting, hoë temperatuur werkverrigting, korrosie weerstand, en kraakweerstand van die gelaste verbinding.
Sweiseienskappe van algemeen gebruikte metaalmateriale
1. Sweis van koolstofstaal
(1) Sweis van laekoolstofstaal
Laekoolstofstaal het 'n lae koolstofinhoud, lae mangaan- en silikoninhoud.Onder normale omstandighede sal dit nie ernstige strukturele verharding of blusstruktuur veroorsaak as gevolg van sweiswerk nie.Hierdie soort staal het uitstekende plastisiteit en slagtaaiheid, en die plastisiteit en taaiheid van sy sweislasse is ook uiters goed.Voorverhitting en naverhitting word oor die algemeen nie tydens sweiswerk vereis nie, en spesiale prosesmaatreëls is nie nodig om sweislasse met bevredigende kwaliteit te verkry nie.Laekoolstofstaal het dus uitstekende sweiswerkverrigting en is die staal met die beste sweisprestasie onder alle staalsoorte..
(2) Sweis van medium koolstofstaal
Medium koolstofstaal het 'n hoër koolstofinhoud en die sweisbaarheid daarvan is slegter as lae koolstofstaal.Wanneer CE naby die onderste limiet (0.25%) is, is die sweisbaarheid goed.Soos die koolstofinhoud toeneem, neem die verhardingsneiging toe, en 'n lae-plastisiteit martensietstruktuur word maklik in die hitte-geaffekteerde sone gegenereer.Wanneer die sweiswerk relatief styf is of die sweismateriale en prosesparameters onbehoorlik gekies is, sal koue krake waarskynlik voorkom.Wanneer die eerste laag van meerlaagsweiswerk gesweis word, as gevolg van die groot deel van die basismetaal wat in die sweislas versmelt is, verhoog die koolstofinhoud, swael- en fosforinhoud, wat dit maklik maak om warm krake te produseer.Boonop neem stomatale sensitiwiteit ook toe wanneer die koolstofinhoud hoog is.
(3) Sweiswerk van hoëkoolstofstaal
Hoëkoolstofstaal met CE groter as 0,6% het 'n hoë verhardbaarheid en is geneig om harde en bros hoëkoolstofmartensiet te produseer.Krake is geneig om in sweislasse en hitte-geaffekteerde sones te voorkom, wat sweiswerk moeilik maak.Daarom word hierdie tipe staal oor die algemeen nie gebruik om gelaste strukture te maak nie, maar word dit gebruik om komponente of onderdele met hoë hardheid of slytweerstand te maak.Die meeste van hul sweiswerk is om beskadigde dele te herstel.Hierdie onderdele en komponente moet uitgegloei word voor sweisherstel om sweiskrake te verminder, en dan weer hittebehandel word na sweiswerk.
2. Sweis van lae legering hoë sterkte staal
Die koolstofinhoud van lae-legering hoë-sterkte staal oorskry oor die algemeen nie 0,20% nie, en die totale legeringselemente oor die algemeen nie 5% oorskry nie.Dit is juis omdat lae-legering hoësterkte staal 'n sekere hoeveelheid legeringselemente bevat dat die sweiswerkverrigting ietwat anders is as dié van koolstofstaal.Die sweiseienskappe daarvan is soos volg:
(1) Sweis krake in sweislasse
Koud gekraakte lae-legering hoë-sterkte staal bevat C, Mn, V, Nb en ander elemente wat die staal versterk, so dit is maklik om gehard te word tydens sweiswerk.Hierdie verharde strukture is baie sensitief.Daarom, wanneer die styfheid groot is of die beperkende spanning hoog is, as Onbehoorlike sweisproses maklik koue krake kan veroorsaak.Boonop het hierdie tipe kraak 'n sekere vertraging en is uiters skadelik.
Herverhitting (SR) krake Herverhit krake is interkorrel krake wat voorkom in die growwe korrel area naby die samesmelting lyn tydens post-sweis spanning verligting hitte behandeling of langtermyn hoë temperatuur werking.Daar word algemeen geglo dat dit voorkom as gevolg van die hoë temperatuur van sweiswerk wat veroorsaak dat V, Nb, Cr, Mo en ander karbiede naby die HAZ solied in die austeniet opgelos word.Hulle het nie tyd om te presipiteer tydens afkoeling na sweiswerk nie, maar versprei en presipiteer tydens PWHT, wat die kristalstruktuur versterk.Binne word die kruipvervorming tydens spanningsverslapping by die graangrense gekonsentreer.
Lae-legering hoë-sterkte staal gelaste lasse is oor die algemeen nie geneig tot herverhitting van krake, soos 16MnR, 15MnVR, ens. 07MnCrMoVR, aangesien Nb, V en Mo elemente is wat sterk sensitief is vir herverhittingskraak, moet hierdie tipe staal tydens na-sweis hittebehandeling behandel word.Sorg moet gedra word om die sensitiewe temperatuurarea van herverhittingskrake te vermy om die voorkoms van herverhittingskrake te voorkom.
(2) Brosheid en versagting van gelaste lasse
Veroudering veroudering brosheid Gelaste lasse moet verskeie koue prosesse ondergaan (blanke skeer, vatrol, ens.) voor sweiswerk.Die staal sal plastiese vervorming veroorsaak.As die area verder verhit word tot 200 tot 450°C, sal spanningsveroudering plaasvind..Veroudering van brosheid sal die plastisiteit van die staal verminder en die bros oorgangstemperatuur verhoog, wat lei tot bros breuk van die toerusting.Na-sweis hittebehandeling kan sulke spanningsveroudering van die gelaste struktuur uitskakel en taaiheid herstel.
Verbroswording van sweislasse en hitte-geaffekteerde sones Sweiswerk is 'n ongelyke verhittings- en verkoelingsproses, wat 'n ongelyke struktuur tot gevolg het.Die bros oorgangstemperatuur van die sweislas (WM) en hitte-geaffekteerde sone (HAZ) is hoër as dié van die basismetaal en is die swak skakel in die las.Sweislynenergie het 'n belangrike impak op die eienskappe van lae-legering hoësterkte staal WM en HAZ.Lae-legering hoë-sterkte staal is maklik om te verhard.As die lynenergie te klein is, sal martensiet in HAZ verskyn en krake veroorsaak.As die lynenergie te groot is, sal die korrels van WM en HAZ grof word.Sal veroorsaak dat die gewrig bros word.In vergelyking met warmgewalste en genormaliseerde staal, het lae-koolstof gebluste en geharde staal 'n meer ernstige neiging tot HAZ-brosheid wat veroorsaak word deur oormatige lineêre energie.Daarom, wanneer sweis, moet die lynenergie tot 'n sekere reeks beperk word.
Versagting van die hitte-geaffekteerde sone van sweislasse As gevolg van die werking van sweishitte, word die buitekant van die hitte-geaffekteerde sone (HAZ) van lae-koolstof gebluste en getemperde staal verhit bo die tempering temperatuur, veral die area naby Ac1, wat 'n versagtingsone met verminderde sterkte sal produseer.Die strukturele versagting in die HAZ-sone neem toe met die toename in sweislynenergie en voorverhittingstemperatuur, maar oor die algemeen is die treksterkte in die versagte sone steeds hoër as die ondergrens van die standaardwaarde van die basismetaal, dus die hitte-geaffekteerde sone van hierdie tipe staal versag Solank die vakmanskap behoorlik is, sal die probleem nie die werkverrigting van die las beïnvloed nie.
3. Sweiswerk van vlekvrye staal
Vlekvrye staal kan volgens sy verskillende staalstrukture in vier kategorieë verdeel word, naamlik austenitiese vlekvrye staal, ferritiese vlekvrye staal, martensitiese vlekvrye staal, en austenitiese-ferritiese dupleks vlekvrye staal.Die volgende ontleed hoofsaaklik die sweiseienskappe van austenitiese vlekvrye staal en tweerigting-vlekvrye staal.
(1) Sweiswerk van austenitiese vlekvrye staal
Austenitiese vlekvrye staal is makliker om te sweis as ander vlekvrye staal.Daar sal geen fasetransformasie by enige temperatuur wees nie en dit is nie sensitief vir waterstofbrosheid nie.Die austenitiese vlekvrye staalverbinding het ook goeie plastisiteit en taaiheid in die gelaste toestand.Die hoofprobleme van sweiswerk is: warm krake, brosheid, interkorrelkorrosie en spanningskorrosie, ens. As gevolg van swak termiese geleidingsvermoë en groot lineêre uitsettingskoëffisiënt, is sweisspanning en vervorming groot.By sweiswerk moet die sweishitte-invoer so klein as moontlik wees, en daar moet geen voorverhitting wees nie, en die tussenlaagtemperatuur moet verlaag word.Die tussenlaagtemperatuur moet onder 60°C beheer word, en die sweislasse moet verspring.Om hitte-insette te verminder, moet die sweisspoed nie oormatig verhoog word nie, maar die sweisstroom moet toepaslik verminder word.
(2) Sweiswerk van austenities-ferritiese tweerigting-vlekvrye staal
Austenities-ferritiese dupleks vlekvrye staal is 'n dupleks vlekvrye staal wat uit twee fases bestaan: austeniet en ferriet.Dit kombineer die voordele van austenitiese staal en ferritiese staal, so dit het die eienskappe van hoë sterkte, goeie korrosiebestandheid en maklike sweiswerk.Tans is daar drie hooftipes dupleks vlekvrye staal: Cr18, Cr21 en Cr25.Die hoofkenmerke van hierdie tipe staalsweiswerk is: laer termiese neiging in vergelyking met austenitiese vlekvrye staal;laer brosheid-neiging na sweiswerk in vergelyking met suiwer ferritiese vlekvrye staal, en die mate van ferrietvergroting in die sweishitte-geaffekteerde sone Dit is ook laer, so die sweisbaarheid is beter.
Aangesien hierdie tipe staal goeie sweiseienskappe het, word voorverhitting en naverhitting nie tydens sweiswerk vereis nie.Dun plate moet deur TIG gesweis word, en medium en dik plate kan deur boogsweis gesweis word.Wanneer daar deur boogsweis gesweis word, moet spesiale sweisstawe met soortgelyke samestelling as die basismetaal of austenitiese sweisstawe met 'n lae koolstofinhoud gebruik word.Nikkel-gebaseerde legeringselektrodes kan ook vir Cr25 tipe dubbelfasestaal gebruik word.
Dubbelfasestaal het 'n groter proporsie ferriet, en die inherente brosheidstendense van ferritiese staalsoorte, soos brosheid by 475°C, σ-fase neerslagbrosheid en growwe korrels, bestaan steeds, net as gevolg van die teenwoordigheid van austeniet.Sommige verligting kan verkry word deur die balanserende effek, maar jy moet steeds aandag gee wanneer jy sweis.Wanneer Ni-vrye of lae-Ni-dupleks vlekvrye staal sweis, is daar 'n neiging vir enkelfase-ferriet en korrelvergroting in die hitte-geaffekteerde sone.Op hierdie tydstip moet aandag gegee word aan die beheer van die sweishitte-insette, en probeer om klein stroom, hoë sweisspoed en smal kanaalsweiswerk te gebruik.En meervoudige sweiswerk om graanvergroting en enkelfase-ferritisering in die hitte-geaffekteerde sone te voorkom.Die tussenlaagtemperatuur moet nie te hoog wees nie.Dit is die beste om die volgende pas na afkoeling te sweis.
Postyd: 11 September 2023