Какие химические элементы в металле сварного шва в наибольшей степени снижают пластические свойства

Обновлено: 05.01.2025

На сегодняшний день сталеплавильные заводы могут выплавлять сотни марок сталей. Есть четыре основных параметра для их классификации:

По назначению стали могут быть конструкционными, инструментальными или специальными. Первые используют для изготовления деталей машин или элементов строительных конструкций; инструментальные оптимальны для изготовления мерительного, режущего или штампового инструмента; специальные востребованы для получения жаропрочных, коррозионностойких и прочих изделий с особыми характеристиками.
По качеству различают стали обыкновенные, качественные, высококачественные и особо высококачественные. Чем выше качество, тем меньше в стали вредных примесей, ухудшающих ее свойства.
По степени раскисления стали бывают кипящими, полуспокойными и спокойными. Такое деление тоже связано с количеством вредных примесей. В первую очередь – кислорода.
По химическому составу различают углеродистые и легированные стали. У первых механические свойства напрямую зависят от количества содержащегося в них углерода, у вторых – от наличия и содержания легирующих элементов.

Характеристики сталей формируются в процессе их выплавки

Какие элементы могут входить в состав сталей

Элементы, которые входят в состав сталей, можно разбить на три группы:

К первой относятся основные элементы, которые обязательно присутствуют во всех сталях: железо и углерод.
Ко второй – примеси. Их в свою очередь можно разделить еще на три группы:

Фосфор, сера, кремний и марганец по-разному влияют на свойства сталей, но всегда есть в небольших количествах, поэтому их относят к постоянным.
Кислород, водород и азот тоже есть во всех сталях, но все они нежелательны и отрицательно влияют на свойства. Их относят к скрытым.
Мышьяк, медь, цинк, свинец, олово и ряд других элементов встречаются не в каждой марке стали. Их присутствие – особенность месторождений, где добывают руду. Такие примеси считают случайными.

К третьей группе относят легирующие элементы: хром, ванадий, молибден, вольфрам и прочие. Их целенаправленно добавляют в стали для получения нужных свойств.

Как различные химические элементы влияют на свойства сталей

Химические элементы по-разному влияют на механические свойства сталей:

Основные элементы:

Углерод (С) оказывает прямое влияние на способность стали сопротивляться деформации. При увеличении его содержания возрастают твердость, прочность и упругость, но одновременно снижаются свариваемость, обрабатываемость и вязкость.

Примеси:

Фосфор (Р) оказывает положительное влияние на коррозионную стойкость, обрабатываемость и прочность сталей, но ухудшает их вязкость, пластичность и повышает хрупкость при низких температурах.
Сера (S) улучшает обрабатываемость сталей резанием, но повышает их хрупкость при высоких температурах, снижает коррозионную стойкость, пластичность, истираемость, свариваемость и сопротивление усталости.
Кремний (Si) способствует повышению прочности, упругости, окалиностойкости, кислотостойкости, твердости и электросопротивления, но при содержании более 2 % делает их хрупкими при высоких температурах.
Кислород (О₂) снижает вязкость и пластичность сталей.
Марганец (Mn) считается полезной примесью: он нейтрализует вредное влияние на свойства сталей серы и кислорода. Кроме того, этот элемент повышает прочность, твердость, износоустойчивость и стойкость к ударным нагрузкам.
Водород (Н₂) увеличивает хрупкость сталей.
Азот (N₂) оказывает такое же вредное влияние на свойства сталей, как и кислород: снижает их вязкость и пластичность.
Медь (Cu) улучшает пластичность и коррозионную стойкость.
Свинец (Pb) улучшает обрабатываемость.
Цинк (Zn) повышает коррозионную стойкость сталей.
Олово (Sn) снижает пластичность и повышает хрупкость сталей.
Мышьяк повышает коррозионную стойкость, но незначительно снижает их пластичность.

Прочность и долговечность зависят от механических свойств металлопроката, которые задаются химическим составом сталей

Легирующие элементы:

Хром (Cr) увеличивает твердость, коррозионную стойкость, ударную вязкость, истираемость, жаростойкость, улучшает режущие свойства сталей, но одновременно ухудшает их теплопроводность и пластичность.
Ванадий (V) способствует росту прочности и твердости, улучшению их свариваемости.
Молибден (Мо) улучшает антикоррозионные свойства сталей, их прочность, твердость, устойчивость к ударным нагрузкам, упругость, окалиностойкость, но ухудшает свариваемость.
Вольфрам (W) увеличивает твердость, сопротивление истираемости, антикоррозионные свойства, но, как и молибден или ванадий, ухудшает свариваемость.
Ниобий (Nb) положительно влияет на коррозионную стойкость и кислотостойкость сталей.
(Ti) увеличивает пластичность, прочность, антикоррозионные свойства сталей, улучшает их обрабатываемость.
Никель (Ni) способствует увеличению упругости, прочности, коррозионной стойкости, улучшает ковкость сталей, но снижает их теплопроводность.
Кобальт (Co) положительно влияет на показатели жаропрочности, их сопротивляемость ударным нагрузкам и магнитные свойства.
Алюминий (Al) считается хорошим раскислителем. Он способствует повышению прочности, твердости, окалиностойкости и жаростойкости сталей.
Церий (Се) положительно влияет на показатели пластичности и прочности.
Неодим (Nd) уменьшает количество серы в сталях и снижает ее вредное влияние на свойства, уменьшает пористость, улучшает качество поверхности. Аналогичное влияние на характеристики сталей оказывают лантан (La) и цезий (Cs).

Заключение

Химические элементы могут ухудшать или улучшать отдельные характеристики сталей. Часть из них неизбежно оказывается в их составе, другие добавляют целенаправленно. От правильно подобранного баланса и зависят конечные свойства сталей.

Тест по предметам профессионального цикла
тест на тему

Тест для обучающихся по профессии НПО "Электрогазосварщик" по предметам профессионального цикла на 30 вопросов.

Вложение	Размер
test_po_predmetam_professionalnogo_na_30_voprosov.docx	28.53 КБ

Предварительный просмотр:

Тест по предметам профессионального цикла

Фамилия, имя обучающегося ________________________________________ Группа _______

Что представляет собой сварной шов при сварке плавлением?

1.Закристаллизовавшийся металл расплавленного электрода или сварочной проволоки.

2.Участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла.

3.Жидкий металл, полученный сплавлением свариваемых и присадочных материалов.

На каком расстоянии от сварочного поста должен располагаться однопостовой источник сварочного поста?

В каких пределах изменяется стандартный угол разделки кромок V-образных соединений деталей стальных конструкций, свариваемых ручной дуговой сваркой, сваркой в защитных газах, под слоем флюса, замеряемый после сборки?

1. 10-30 градусов.

2. 50-60 градусов.

3. 60-90 градусов.

Что такое «дуговая сварка плавящимся электродом»?

1.Дуговая сварка, при которой сварочная ванна защищается газом, образовавшимся в процессе плавления сварного металла.

2.Сварка, в процессе которой электрод плавится за счет тепла дуги или газового пламени.

3.Дуговая сварка, выполняемая электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным материалом.

Что такое контактная сварка?

1.Сварка, выполняемая путем длительного нагрева места соединения без оплавления с последующей осадкой разогретых заготовок.

2.Сварка двух деталей любым способом по всей площади их контакта.

3.Сварка с применением давления, при которой используется тепло, выделяющееся в контакте свариваемых частей при прохождении электрического тока.

Что включает в себя понятие «плотность электрического тока»?

1.Сила тока, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения проводника.

2.Сила тока, приходящаяся на единицу объема проводника.

3.Сила тока в наиболее тонком поперечном сечении проводника.

Какую электрическую величину измеряют электрическим прибором – амперметром?

1.Силу электрического тока в цепи.

2.Напряжение сварочной цепи.

3.Мощность, потребляемую электрической цепью.

Какой основной критерий при выборе провода для электрических цепей?

1.Исходя из допустимой плотности тока.

2.Исходя из удельного сопротивления проводника.

3.Исходя из удельного сопротивления проводника и его длины.

Для чего служит трансформатор?

1.Для преобразования частоты переменного тока.

2.Для преобразования напряжения переменного тока.

3.Для преобразования напряжения постоянного тока.

Какой тип источников питания предназначен для сварки на постоянном токе.

2.Сварочные источники любого типа.

3.Сварочные выпрямители, генераторы, тиристорные источники питания.

Что представляет собой сварочный выпрямитель?

1.Трансформатор и полупроводниковый блок выпрямления.

2.Трехфазный трансформатор и генератор в однокорпусном исполнении.

3.Сварочный генератор и полупроводниковый блок выпрямления.

Какой сварочный источник имеет наибольший к.п.д.?

3.Тиристорный источник питания.

Как надо подключить источник питания постоянного тока при сварке на обратной полярности?

1.Отрицательный полюс к электроду.

2.Положительный полюс к электроду.

3.Не имеет значение.

Какая сталь обыкновенного качества относится к спокойной?

1.Сталь, полностью раскисленная при выплавке и содержащая 0,15-0,3% кремния.

2.Содержащая не менее 0,3% кремния и 1% марганца.

3.Содержащая менее 0,5 мл. водорода на 100 г. металла.

Что обозначает буква «А» в маркировке стали 30ХМА, 30ХГСА?

1.Содержание азота в стали.

2.Содержание алюминия в стали.

3.Пониженное содержание серы и фосфора – сталь высококачественная.

Какой буквой русского алфавита обозначают углерод и никель в маркировке легированных сталей?

1.Углерод – «У», никель – «Н».

2.Углерод – «С», никель – «Л».

3.Углерод не обозначают буквой, никель – «Н».

Для чего в сталь вводят легирующие элементы?

1.Для придания стали специальных свойств.

2.Для улучшения свариваемости.

3.Для снижения содержания вредных примесей (серы и фосфора) в стали.

Какие химические элементы в металле сварного шва в наибольшей степени снижают пластические свойства?

Укажите, какие газы, из перечисленных, относятся к инертным?

Как влияет высокое содержание серы и фосфора на свариваемость сталей?

2.Повышает свариваемость при условии предварительного подогрева стали.

3.Способствует появлению трещин и ухудшает свариваемость.

Как влияет увеличение объема наплавленного металла на величину деформации основного металла?

1.Уменьшает величину деформации.

2.Не влияет на величину деформации.

3.Увеличивает величину деформации.

Какие сварочные деформации называют остаточными?

1.Деформации, появляющиеся после сварки.

2.Деформации, оставшиеся после сварки и полного остывания изделия.

3.Деформации, образующиеся под действием эксплуатационных нагрузок.

От чего зависит величина деформации свариваемого металла?

1.От склонности стали к закалке.

2.От неравномерности нагрева.

3.От марки электрода, которым производят сварку.

Какой линией изображают видимый сварной шов на чертеже?

Чем выявляются дефекты формы шва и его размеры?

2.Металлографическими исследованиями макроструктуры.

3.Измерительными инструментами и специальными шаблонами.

Укажите основные причины образования прожога.

1.Завышен сварочные ток относительно толщины свариваемого металла.

2.Низкая квалификация сварщика.

3.Большая сварочная ванна, а следовательно, и ее масса.

Какие требования предъявляются к качеству исправленного участка шва?

1.Те же, что и к основному шву.

2.Дополнительные требования, предусмотренные нормативно-технической документацией.

3.Специальные требования, предусмотренные нормативно-технической документацией.

Назовите основные внутренние дефекты сварных соединений при дуговой сварке.

1.Трещины, непровары, поры, шлаковые включения.

2.Подрезы, прожоги, наплывы, свищи, несплавления.

3.Незаваренные кратер, несплавления, нарушение формы шва.

Какая из углеродистых сталей, охлаждающихся с одинаковой скоростью, имеет более высокую пластичность?

1.Сталь с 0,2% углерода.

2.Сталь с 0,4% углерода.

3.Сталь с 0,6% углерода.

Что является сырьем для получения ацетилена?

Для управлением глубиной провара свариваемых поверхностей необходимо:

1.Наклонить электрод на подходящий угол.

2.Сварку шва вести с правого края заготовки.

3.Сварку шва вести с очень низкой скоростью.

Вентиль ацетиленового баллона изготовляют:

Какой буквой русского алфавита обозначают алюминий и медь в марке стали?

1.Алюминий – «А», медь – «М».

2.Алюминий – «Ю», медь – «Д».

3.Алюминий – «В», медь – «К».

Укажите максимальное напряжение, к которому должно подключаться сварочное оборудование?

Укажите название узла преобразователя, на котором образуется постоянный ток.

Оценки: «5» - 0-2 ошибки; «4» - 3-6 ошибок; «3» - 7-9 ошибок.

Разработала преподаватель спецдисциплин Парыгина Л.В.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

КОНФЛИКТ ПОКОЛЕНИЙ И ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ ПРЕДМЕТОВ ГУМАНИТАРНОГО ЦИКЛА

Понятие “поколение” является родовым по отношению к таким понятиям, как потомки (рожденные от одного предка), ровесники (рожденные в один и тот же год), сверстники (имеющие сходный образ жизни), когор.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ ПМ.01 Обслуживание и эксплуатация технологического оборудования профессионального цикла основной профессиональной образовательной программы по специальности 240113 Химическая технология органических веществ

Рабочая программа разработана на основе Федерального государственного стандарта среднего профессионального образования по специальности 240113 Химическая технология органических веществ, утвержденной .

Мастер - класс "Педагогические приемы в преподавании предметов гуманитарного цикла"

Педагогические приемы - это основа успешного обучения и способность преподавателя постоянно совершенствовать современный урок, находить новые подходы в обучении студентов, повышать познавательны.

Тест по предмету "Правовое обеспечение профессиональной деятельности"

Итговый тест по предмету "Правовое обеспечение профессиональной деятельности".

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ ПМ.01.Монтаж приборов и электрических схем систем автоматики для профессии среднего профессионального образования «профессиональный цикл» основной профессиональной образовательной программы СПО подготовки кв

Рабочая программа профессионального модуля (далее программа) - является частью основной образовательной программы (далее - ПООП) в соответствии с федеральным государственным стандартом (далее - ФГОС) .

Формирование общих профессиональных компетенций при изучении дисциплин (предметов) общеобразовательного цикла

В статье рассматривается вопрос о возможности формирования общих профессиональных компетенций при изучении предметов (дисциплин) общеобразовательного цикла, приведены конкретные примеры заданий профес.

Задачи, используемые для закрепления материала, при изучении предметов по подготовке водителя категории «С» базового, специального и профессионального циклов.

Надеюсь, что предложенный материал, возможно пригодится коллегам, возможно натолкнёт на какие-нибудь интеросные творческие мысли, да и просто окажется полезным.

Легирующие элементы и примеси в сталях: краткий справочник

Характеристики углеродистых сталей далеко не всегда соответствуют требованиям, которые предъявляют к материалам различные отрасли промышленности. Чтобы откорректировать их свойства, используют легирование.

Чем отличаются легирующие элементы от примесей

В углеродистых сталях, помимо основных элементов – железа и углерода, есть и другие: марганец, сера, фосфор, кремний, водород и прочие. Их считают примесями и делят на несколько групп:

К постоянным относят серу, фосфор, марганец и кремний. Они всегда содержатся в стали в небольших количествах, попадая в нее из чугуна или используясь в качестве раскислителей.
К скрытым относят водород, кислород и азот. Они тоже присутствуют в любой стали, попадая в нее при выплавке.
К случайным относят медь, мышьяк, свинец, цинк, олово и прочие элементы. Они попадают в сталь из шихтовых материалов и считаются особенностью руды.

Для каждой из перечисленных примесей характерно определенное процентное содержание. Так, марганца в стали, как правило, не более 0,8 %, кремния – не более 0,4 %, фосфора – не более 0,025 %, серы – не более 0,05 %. Если обычного содержания некоторых элементов недостаточно, для получения сталей с нужными свойствами в них дополнительно вносят в определенных количествах специальные примеси, которые называют легирующими добавками.

Химический состав стали, формируемый в процессе выплавки, напрямую влияет на ее механические свойства

Как примеси влияют на свойства сталей

Примеси оказывают разное влияние на характеристики сталей:

Углерод (С) повышает твердость, прочность и упругость сталей, но снижает их пластичность.
Кремний (Si) при содержании в стали до 0,4 % и марганец при содержании до 0,8 % не оказывают заметного влияния на свойства.
Фосфор (P) увеличивает прочность и коррозионную стойкость сталей, но снижает их пластичность и вязкость.
Сера (S) повышает хрупкость сталей при высоких температурах, снижает их прочность, пластичность, свариваемость и коррозионную стойкость.
Азот (N₂) и кислород (O₂) уменьшают вязкость и пластичность сталей.
Водород (H₂) повышает хрупкость сталей.

Как легирующие элементы влияют на свойства сталей

Легирующие добавки вводят в стали для изменения их характеристик:

Хром (Cr) повышает твердость, прочность, ударную вязкость, коррозионную стойкость, электросопротивление сталей, одновременно уменьшая их коэффициент линейного расширения и пластичность.
Никель (Ni) увеличивает пластичность, вязкость, коррозионную стойкость и ударную прочность сталей.
Вольфрам (W) повышает твердость и прокаливаемость сталей.
Молибден (Mo) увеличивает упругость, коррозионную стойкость, сопротивляемость сталей растягивающим нагрузкам и улучшает их прокаливаемость.
Ванадий (V) повышает прочность, твердость и плотность сталей.
Кремний (Si) увеличивает прочность, упругость, электросопротивление, жаростойкость и твердость сталей.
Марганец (Mn) повышает твердость, износоустойчивость, ударную прочность и прокаливаемость сталей.
Кобальт (Co) увеличивает ударную прочность, жаропрочность и улучшает магнитные свойства сталей.
Алюминий (Al) повышает жаростойкость и стойкость сталей к образованию окалины.
Титан (Ti) увеличивает прочность, коррозионную стойкость и улучшает обрабатываемость сталей.
Ниобий (Nb) повышает коррозионную стойкость и устойчивость сталей к воздействию кислот.
Медь (Cu) увеличивает коррозионную стойкость и пластичность сталей.
Церий (Ce) повышает пластичность и прочность сталей.
Неодим (Nd), цезий (Cs) и лантан (La) снижают пористость сталей и улучшают качество поверхности.

Виды легированных сталей

В зависимости от содержания легирующих элементов, стали делят на три вида:

Если легирующих элементов менее 2,5 %, стали относят к низколегированным.
При их содержании от 2,5 до 10 % стали считаются среднелегированными.
Если легирующих элементов более 10 %, стали относят к высоколегированным.

Примеси неизбежно присутствуют в сталях, но ряд из них являются вредными (к ним относятся скрытые примеси), поэтому их содержание стараются минимизировать. Легирующие элементы добавляют в стали целенаправленно для улучшения их свойств или получения специфических характеристик.

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛА ШВА

Легирование позволяет достаточно эффективно регулировать механические свойства металла изменением морфологии, распределения и дисперсности структурных составляющих, изменением состава и состояния границ зерен.

Большинство исследователей рассматривает влияние легирующих элементов на свойства металла при одинарном легировании [10, 16, 13, 19, 197, 45, 46, 200].

Известно, что существенное влияние на ударную вязкость при отрицательных температурах оказывают марганец и кремний. Система легирования на основе марганца и кремния является традиционной для многих сварочных электродов общего назначения.

Установлено, что увеличение содержания в металле шва марганца от 0,6 до 1,8 % повышает его ударную вязкость, особенно при низких температурах (рис. 4.1), что вызвано уменьшением размера зерна примерно в 1,4-1,5 раза (рис. 4.2), а также связыванием серы в сульфид марганца [31, 35]. Неминуемым следствием повышения содержания марганца является возрастание прочности и увеличение склонности металла шва к закалке [187]. Поэтому авторы [187, 151] рекомендуют ограничить содержание марганца в шве 1,5 %.

Увеличение содержания кремния в металле шва до 0,60,8 % приводит к формированию структуры верхнего бейнита по границам зерен, что связано с замедлением процессов карбидообразования [110]. Сварные швы с такой структурой обладают наиболее низкими значениями ударной вязкости.

Авторы [66, 19, 98, 151, 149] считают, что для получения высоких механических свойств металла шва должно выполняться соотношение:

Увеличение содержания титана в металле шва приводит к росту прочности и снижению пластичности [32, 31, 51, 71, 89, 127].

Упрочняющее действие титана, а также ванадия и алюминия в значительной степени объясняется увеличением объемной доли карбидной фазы. Авторы [30, 51, 151] считают, что титан и алюминий, образуя твердые растворы внедрения, приводят к искажению кристаллической решетки. При содержании титана от 0,10 до 0,16 % обеспечиваются наиболее высокие показатели ударной вязкости металла шва (рис. 4.3, а), однако при легировании через электродное покрытие столь узкий диапазон содержания титана в шве трудно обеспечить.

Положительное влияние молибдена, вольфрама, ниобия в увеличении ударной вязкости связано с малой их абсорбцией на границах зерен и сильной абсорбцией на поверхности карбидов, что затрудняет рост последних на границах зер ен [31, 35, 60, 98, 110]. Влияние молибдена и ниобия наиболее

Рис. 4.3. Графики зависимости ударной вязкости сварного шва от содержания титана ( а) [55], молибдена ( а*), никеля (а) в наплавленном металле и температур Ы испытаний [18]:

• — содержание молибдена, %: 1 — 0; 2 — 0,2; 3 — 0,4; , — содержание никеля, %:

1 — 0; 2 — 2; 3 — 3; 4 — 5; 5 — 8,5; 6 — 13

эффективно при совместном введении с карбидообразующими элементами [89].

Зависимость ударной вязкости от содержания молибдена в сварном шве показана на рис. 4.3, а. Избыточное введение молибдена (свыше 0,6 %) и ниобия приводит к образованию мелкодисперсных карбидов, что резко снижает ударную вязкость [46, 89].

Большинство исследователей [6, 16, 13, 19, 98, 151, 204, 199] считают, что никель является легирующим элементом, наиболее сильно снижающим склонность стали к хрупкости при отрицательных температурах. Установлено [27, 121], что легирование термически упрочненной стали 1 % никеля снижает порог хладноломкости до -60 …-80 °С. Повышая запас вязкости, никель увеличивает сопротивление распространению хрупкой трещины. Так, легирование металла шва 1% Ni повышает критерий Ирвина (К1с) на 300-400 Дж/мм2 [200].

Авторы [19, 182, 189] показали, что с увеличением содержания никеля до 5 % повышается ударная вязкость сварного шва при отрицательных температурах (рис. 4.3, а). Такое влияние никеля объясняется равномерным распределением мелких частиц второй фазы, изменением их формы и, по-видимому, тем, что он снижает энергию взаимодействия дислокации с атомами внедрения, облегчая тем самым их подвижность [27, 36, 46, 89].

Из работ [13, 151, 182, 189] следует, что высокие показатели ударной вязкости в широком интервале отрицательных температур (не ниже -70 °С) обеспечиваются при содержании в металле, наплавленном электродами основного вида, от 1,8 до 2,5 % никеля. Авторы [19, 151] отмечают, что ударная вязкость легированного никелем металла менее чувствительна к влиянию технологических факторов (подготовки кромок, положения шва при сварке и т. д.) и режимов сварки.

Комплексное легирование металла никелем и медью обеспечивает повышенную вязкость и хорошие коррозионные свойства сварного соединения [151]. Превышение содержания меди 0,6 % вызывает снижение ударной вязкости металла.

Вопрос о влиянии редкоземельных металлов (церия, иттрия, празеодима, неодима, гафния) на ударную вязкость сварного шва хладостойких сталей изучен недостаточно.

В работах [16, 43, 95, 137, 176] показана высокая чувствительность ударной вязкости к концентрации РЗМ в металле шва. Автором [137] увеличение ударной вязкости было получено при содержании в шве 0,01-0,02 % РЗМ. Более высокое содержание РЗМ (>0,02 %) вызывает снижение вязкопластических характеристик. Авторами работы [43] было получено повышение ударной вязкости металла шва из стали ВСт.3сп в 1,52 раза при содержании в покрытии электродов основного вида 0,2-0,4 % иттрия и 0,6-1,5 % (по массе) окислов РЗМ (Y2O3, Ce2O3, Ег203). При этом ударная вязкость сильно зависит от дисперсности частиц РЗМ: с увеличением дисперснос-

ти снижается стабильность показателей вязкопластических свойств и их средняя величина. Предполагают [43], чем выше дисперсность РЗМ, тем большая часть их нейтрализуется еще на стадии капли и лишь незначительная доля используется для легирования металла шва.

Результаты механических испытаний, выполненных авторами [3], показали, что РЗМ примерно в 1,5-2 раза повышают ударную вязкость металла шва из стали ВСт. Зсп в широком интервале отрицательных температур (не ниже -70 °С).

В то же время не были получены стабильные показатели ударной вязкости швов на стали 09Г2С, особенно при температурах -40…-70 °С. В ряде случаев значения ударной вязкости при Т = -60 °С достигали 5-21 Дж/см2, что недопустимо при сварке хладостойких сталей. Это вызвано, на наш взгляд, высоким содержанием в составе комплексных лигатур кремния (~50 %), серы и фосфора, непостоянным химичес

ким составом лигатур и плохим усвоением РЗМ сварочной ванной.

Кроме того, использование в электродном покрытии РЗМ с целью улучшения хладостойкости сварных швов затруднено и по ряду других причин. Основными из них являются: взаимодействие РЗМ с компонентами покрытия в процессе изготовления и хранения электродов, в результате чего снижается эффективность легирования и модифицирования металла; зависимость активности РЗМ от окислительного потенциала покрытия; чувствительность ударной вязкости металла к дисперсности частиц РЗМ.

Никель лишен перечисленных выше недостатков. Из данных [26, 43, 46, 98, 137] следует, что до сих пор отсутствуют научно обоснованные рекомендации по использованию РЗМ для легирования металла шва. К тому же нет простой и надежной методики определения окончательного содержания и х в наплавленном металле, что затрудняет проведение исследований.

Вредное влияние серы и фосфора на хладостойкость стали показано многими авторами [46, 27, 112, 121, 156, 166, 174]. Являясь одними из наиболее сильно ликвирующих элементов, они вызывают неоднородность состава, структуры и свойств металла шва. Охрупчивающее влияние фосфора проявляется в ослаблении межкристаллических связей в результате обогащения границ зерен элементарным фосфором и образования металлических включений фосфидной эвтектики [166].

Ю. А. Шульте [166] установил, что повышение содержания серы и фосфора в среднеуглеродистой стали на 0,01 % 112

сдвигает критическую температуру хладноломкости примерно на 15-17 °С (для серы) и 20 °С (для фосфора) в сторону положительных температур. В работах [35, 46, 112, 199] показано, что для получения высоких пластических свойств сварных швов содержание серы и фосфора следует ограничить 0,025 %.

Читайте также: