Свариваемость металла

Свариваемостью называется способность металла образовывать сварные соединения (без трещин и прочих дефектов) имеющие физические, механические и другие свойства, близкие к свойствам основного металла. Свариваемость различных металлов различна.

Наибольшее влияние на свариваемость стали оказывает количество содержащего в ней углерода, легирующих элементов и различных примесей. Следует также учесть, что металлы однородные, с одинаковой атомной решеткой легко соединяются сваркой, тогда как разнородные могут совершенно не свариваемые. Например, не сваривается медь со свинцом, затруднена сварка железа со свинцом, титана с углеродистой сталью и медью. На свариваемость также оказывает влияние химический состав присадочного металла, режим сварки, температура окружающего воздуха, химическй состав и толщина стали, условия закрепления элементов конструкций при сварке и другие технологические и эксплуатационные условия.

По свариваемости углеродистые и низколегированные стали условно разделяют на четыре группы:

1. Хорошо сваривающиеся – стали углеродистые с содержанием углерода до 0,25% и низколегированные стали содержащие до 0,2% углерода.

2. Удовлетворительно сваривающиеся – стали углеродистые с содержанием углерода 0,25-0,35%, а также низколегированные стали с содержанием углерода 0,3-0,35%.

3. Ограниченно сваривающиеся – углеродистые стали содержащие 0,35-0,5% углерода и низколегированные стали в которых повышенно содержание легирующих элементов и увеличено содержание углерода.

4. Плохо сваривающиеся – углеродистые стали с содержанием углерода более 0,5%, а также низколегированные стали с повышенным содержанием хрома и кремния.

Высокоуглеродистые инструментальные стали от У-7 до У-13 обладают весьма низкой свариваемостью, практически не свариваются.

Следует учесть, что на процесс соединения сильно влияет загрязнение поверхности металлов – окислы, жировые плёнки и пр., а также слои молекул газов, воды, образующиеся на свежеобработанной поверхности металла под действием атмосферы почти мгновенно. Получить чистую поверхность металлов и длительно сохранить её можно лишь в высоком вакууме (космосе). В обычных условиях специфическим средством очистки служат флюсы. Также для этих целей используют шлаки, вакуум, защитные газы, вдуваемые в зону сварки.

Рассмотрим влияние некоторых элементов, находящихся в стали, на свариваемость:

Углерод – стали с небольшим содержанием углерода свариваются хорошо, повышение содержания углерода приводит к увеличению твердости. Металл в сварном соединении будет закаливаться, что приведет к образованию трещин;

Марганец – в небольшом количестве не ухудшает свариваемость, при содержании 1,5-2,5% свариваемость ухудшается;

Кремний – при содержании ≥1% свариваемость ухудшается за счет образования тугоплавких окислов;

Никель – повышает прочность и пластичность шва и не ухудшает свариваемость;

Ванадий и вольфрам – ухудшают свариваемость сильно окисляются, требуют особых приемов сварки;

Сера – вредная примесь, приводит к образованию горячих трещин;

Фосфор – вредная примесь, приводит к образованию холодных трещин.