Легированная сталь содержит специальные легированные элементы, служащие для обеспечения материалу заданных свойств, и до 0.5% углерода. В зависимости от процентного состава легированных компонентов легированные стали делятся на виды:
- от 10% — высоколегированные;
- 2.5-10% — среднелегированные;
- до 2.5% — низколегированные.
Содержание
- 1 Виды низколегированной стали
- 2 Особенности процесса
- 3 Соединение хромокремнемарганцовистых сталей
- 4 Сварка конструкционных низколегированных сталей
- 5 Соединение сталей 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д
- 6 Лучший способ сварки низколегированной стали
- 7 Технология
- 8 Используемые электроды и оборудование
- 9 Процесс сварки
Маркируют стали буквами (название легирующего элемента) и цифрами (среднее процентное содержание). Цифра за буквой не ставится, если содержание компонента менее 1%.
Виды низколегированной стали
Конструкционные низколегированные стали классифицируются:
- низкоуглеродистые (до 0.25% углерода);
- среднеуглеродистые (0.2-0.45%);
- теплоустойчивые.
Типы низкоуглеродистых сталей представлены в таблице.
Наименование | Примеры маркировки |
Хромокремненикельмедистые | 10ХСНД, 15ХСНД |
Хромокремнемарганцовистые | 14ХГС |
Марганцовоазотнованадиевые | 14Г2АФ |
Кремнемарганцовистые | 14ГС, 10Г2С1, 09Г2С |
Марганцовистые | 14Г2, 14Г |
Среднеуглеродистые марки (35ХМ, 18Г2АФ, 17ГС) содержат более 0.25% углерода и применяются после проведения термообработки.
Теплоустойчивые металлы при работе в районе высоких температур имеют повышенную прочность. Находят применение в изготовлении металлических элементов энергетических устройств.
Ввиду более высокой прочности низколегированных сталей (по сравнению с углеродистыми конструкционными) их применение при производстве сварных конструкций снижает вес и экономит металл.
Благодаря этим свойствам, материалы применяют в вагоно- и судостроении, строительстве и других областях промышленности.
Особенности процесса
Низколегированная сталь – материал, относящийся к группе удовлетворительно свариваемых металлов, которые соединяются почти всеми видами сварки.
Требования:
- одинаковая прочность шва;
- получение требуемой формы;
- отсутствие дефектов.
Сварка низколегированной стали выполняется труднее низкоуглеродистой конструкционной. Она более чувствительна к тепловым воздействиям. Следует учитывать, что содержание в материале более 0.25% углерода может привести к формированию закалочных структур и трещин в шве, а выгорание углерода — к образованию пор.
Во избежание формирования закалочных мартенситных структур деталь подогревают, применяют многослойную сварку с соблюдением между наложением слоев металла в шов минимального интервала времени. Материал покрытых электродов выбирается с низким содержанием фосфора, углерода и серы. Это способствует увеличению стойкости шва против кристаллизационных трещин.
Соединение хромокремнемарганцовистых сталей
Этот тип низколегированных сталей также носит название хромансиль. В состав входит углерода 0.17-0.4%, марганца 0.8-1.1%, кремния и хрома – 0.9-1.2%. Материал недорогой, имеет хорошую упругость и прочность, выдерживает вибрацию. Недостаток – плохая теплоустойчивость.
При проведении газовой сварки хром и кремний частично выгорают, что приводит к формированию оксидов, шлаков и непроваров в соединении. Чтобы избежать окисления легирующих добавок, работа выполняется нормальным пламенем, мощность которого подбирается из соотношения 75-100 дм3 /ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого материала. Марки присадочной проволоки:
- низкоуглеродистая Св-08 или Св-08А – для неответственных конструкций;
- легированная Св-19ХМА, Св-13ХМА, Св-10ХГС, Св-18ХГСА – для соединения ответственных объектов.
Рабочий процесс ведется в один слой без перерывов. Пламя горелки на одном месте не задерживается во избежание перегрева металла сварочной ванны. Чтобы свести к минимуму коробление, шов формируется от середины к краям и обратно. Во избежание трещин свариваемый элемент охлаждают медленно.
Ответственные детали закаляют при температуре 500-650°С, с выдержкой и последующим нагревом до 880°С. Охлаждают в масле. Затем отпускают с нагревом до 400-600° и охлаждением в горячей воде.
Сварка конструкционных низколегированных сталей
Материалы содержат:
- углерода до 0.2%;
- легирующих компонентов – до 2-3%.
Механические свойства этих металлов выше, чем низкоуглеродистых. Содержание кремния в пределах 1-1.1% способствует улучшению прочности и упругости материала. При его повышении в сварном шве увеличивается количество неметаллических включений, что затрудняет сварочный процесс. Марганец от 1.6 до 1.8%, усиливает способность материала к закалке, но технологически усложняет процесс работы. Повышенное содержание молибдена, хрома, ванадия негативно влияет на свариваемость.
Стали, склонные к закалке, сваривают:
- на мягком режиме без термообработки (или в печи);
- на жестком режиме с термообработкой в точечной машине.
Сила тока при работе с низколегированными материалами рекомендуется на 10-15% ниже, чем при сварке малоуглеродистой стали. Давление на электроды – выше на 10-50%.
Сварка производится теми же методами, что и низкоуглеродистой стали – дуговым, газовым и контактным. Ручная сварка выполняется электродами типа Э-50А, которые обеспечат шов с механическими свойствами, аналогичными основному металлу.
Соединение сталей 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д
Отличительным качеством марок низколегированных низкоуглеродистых сталей 09Г2С и 10Г2С1 является отсутствие склонности к перегреву и образованию закалочных структур. Работа проводится при любом тепловом режиме с соблюдением технологии процесса для низкоуглеродистых сталей. Обеспечение равнопрочности сварного шва достигается электродами Э50А, Э46А. Прочность и твердость околошовной зоны такая же, как у основного металла.
Марка 10Г2С1Д является низколегированной конструкционной сталью для сварных изделий. При сварке без ограничений процесс выполняется без подогрева и термообработки. Ограниченная свариваемость стали требует подогрева до 100-120° и термообработки. Трудносвариваемый материал требует дополнительных действий: подогрева при сварке до 200-300° и отжига после сварки.
Лучший способ сварки низколегированной стали
Наиболее приемлемым способом сварки низколегированной стали является ручная дуговая сварка. Методика процесса подобна сварке низкоуглеродистых сталей. Эти материалы содержат не более 0.25% углерода, обладают хорошей свариваемостью при любой толщине соединяемых деталей и температуре воздуха.
Достоинства способа:
- универсальность;
- простота;
- возможность сварки в любом положении в пространстве и труднодоступном месте.
Технология
Ручная дуговая сварка – наиболее распространенный метод соединения материалов сварочных конструкций, при котором вручную:
- возбуждается дуга;
- подается и перемещается электрод.
Работа проводится покрытыми электродами. Способ заключается в горении сварочной дуги с электрода на свариваемый предмет. Кромки изделия оплавляются, металл электродного стержня и покрытие электрода расплавляются. Основной металл и материал электрода кристаллизуются, образуя сварной шов.

Используемые электроды и оборудование
Оборудование включает:
- сварочный аппарат;
- пусковую аппаратуру;
- набор электродов;
- электрододержатели;
- сварочные кабели;
- другие принадлежности.
Марка и тип выбираются с учетом:
- назначения изделия;
- степени его ответственности.
Типы электродов металлических покрытых для ручной дуговой сварки низколегированных сталей прописаны в ГОСТ 9467-75.
Информация об электродах для сварки низколегированных конструкционных сталей представлена в таблице.
Марки электродов | Дополнительные сведения о сталях |
Э50, Э46, Э42, Э38 | Временное сопротивление разрыву – до 50 кгс/мм |
Э50А, Э46А, Э42А | Повышенные требования по ударной вязкости и пластичности |
Э60, Э55 | Временное сопротивление разрыву от 50-60 кгс/мм |
Требования к электродам:
- обеспечение их равнопрочности с основным материалом;
- отсутствие дефектов в сварных соединениях;
- обеспечение стойкости швов в разных условиях эксплуатации;
- получение требуемого химического состава металла шва.
Процесс сварки
Последовательность работы:
- Зажигание сварочной дуги (создание короткого замыкания цепи способом прикосновения кончика электрода к изделию).
- Образование ванны расплавленного металла, смешивание присадочного и основного материалов до формирования однородного сплава.
- Поддержка нужной длины дуги.
- Заварка кратера.
- Формирование сварного шва с помощью угла наклона электрода и изделия.