Основы дуговой сварки

ЭКВИВАЛЕНТ УГЛЕРОДА

При дуговой сварке углеродистых и низколегированных сталей затвердение зоны термического влияния (HAZ) основного металла обычно вызывается трансформацией аустенита в мартенсит, что происходит в результате быстрого остывания сварочного металла. Степень затвердения зависит от состава сплава и скорости остывания. Для углеродистых и низколегированных сталей влияние состава определяется с помощью установленного опытным путем эквивалента углерода (Ceq). Для определения Ceq, как правило, используется следующая формула, принятая Международным институтом сварки.

В Японии для оценки степени затвердеваемости углеродистых и низколегированных сталей обычно используется такая формула:

В этих формулах C и другие элементы сплава представлены в процентах по массе.

Иллюстрация 1: Максимальная твердость HAZ и Ceq 20-миллиметровой пластины малоуглеродистой стали и высокопрочных сталей (Валик, наплавленный на пластину с электродом D5016) [Источник 1].

Как показано на Иллюстрации 1, максимальная твердость HAZ повышается по мере повышения Ceq, что подтверждает сильное и прямое воздействие углерода на твердость. Другие элементы сплава также влияют на твердость, но в меньшей степени. В целом, они влияют на способность сварных швов к затвердеванию.

Как показано на иллюстрации, максимальная твердость HAZ углеродистых или низколегированных сталей может быть определена по формуле Hmax = (666Ceq + 40) ± 40. Однако основное приложение данная концепции находит для определения не твердости, а минимальной температуры предварительного подогрева, необходимой для того, чтобы избежать формирования твердого мартенсита или микроструктуры с низкой пластичностью.

Такая микроструктура, наряду со сжатием сварочного шва и содержанием углерода в сварочном металле, может вызвать холодное растрескивание сварного шва. Как показано на Иллюстрации 2, образование подшовных трещин – холодных трещин, образующихся в HAZ, увеличивается по мере увеличения показателя Ceq.

Иллюстрация 2: Эффект Ceq основного металла на образование подшовных трещин (Основной металл: 38-миллиметровая пластина углеродно-марганцевой C-Mn стали; Покрытый электрод: E6010 диаметром 3,2 мм; Условия сварки: 100A/25V/25cpm; Длина шва: 32 мм) [Источник 2].

По указанным выше причинам показатель Ceq iявлется индикатором, который может помочь определить степень затвердеваемости или свариваемости основного металла. Чем выше показатель Ceq, тем выше твердость и выше температура предварительного подогрева. Именно поэтому показатель Ceq может включаться в характеристики материалов и строительные нормативы для сварных конструкций, в качестве рекомендованного или обязательного норматива при выборе стали и ведении сварочных процедур.

» Источники «

[1] Х.Судзуки и Х.Тамура. Металлургия сварки. Полный справочник сварки – Серия 1, Издательство Sanpo Publications Inc.
　[2] С.Ямамото Основы дуговой сварки и Инспекции. Издательство Shinko Welding Service Co., Ltd.

Подробнее о сварке средне- и высокоуглеродистых сталей и сталей особых марок

Верх страницы