Чернение металла востребовано в различных сферах производства, однако чаще всего используется для декоративных целей в ювелирном деле и различных ремеслах.
Оцинковка металла является наиболее простым и дешевым способом его защиты от образования ржавчины. Наиболее популярным является метод горячей оцинковки.
Сварка углеродистых и легированных конструкционных сталей
Повышение содержания углерода и введение легирующих элементов-в конструкционные стали приводят к замедлению распада аустенита при охлаждении сталей от температуры 723°С, Время охлаждения стали в интервале температур 723—500°С (температура наименьшей устойчивости аустенита) определяет структуру металла в околошовной зоне. Увеличение длительности охлаждения стали в этом интервале температур приводит к получению более устойчивых структур (перлит, сорбит). Уменьшение длительности — к получению троостита и мартенсита.
Наличие мартенсита в околошовной зоне всегда вызывает опасность появления трещин в этой зоне. Поэтому необходимо выбирать такой режим сварки, который гарантировал бы отсутствие трещин в околошовной зоне. Для каждой стали существует критическая длительность распада аустенита, при которой образуется структура, частично состоящая из мартенсита и частично из других более устойчивых структур (троостит, сорбит).
Наиболее характерна структура, в которой содержится 50% мартенсита. При увеличении содержания мартенсита сверх 50% наблюдается резкое увеличение твердости и склонности стали к образованию трещин. При уменьшении содержания мартенсита — такое же резкое уменьшение твердости и повышение вязкости стали. За величину критической длительности распада аустенита принимают такое время распада аустенита, при котором в структуре стали получается 50% мартенсита.
Все конструкционные стали можно разбить на группы по их восприимчивости к закалке при сварке. Задачей выбора оптимального режима сварки конструкционной стали зляется подбор такого термического цикла сварки, при котором время распада аустенита будет больше критической длительности его распада. Увеличение погонной энергии, получаемое увеличением мощности дуги или уменьшением скорости сварки, увеличивает время распада аустенита.
Предварительный подогрев стали также увеличивает время распада аустенита. Увеличивая погонную энергию или применяя подогрев стали или пользуясь одновременно этими мерами, можно получить желаемое время распада аустенита. Одновременно с увеличением времени распада аустенита увеличение погонной энергии или подогрев стали увеличивают время роста зерна. Поэтому необходимо выбирать такой режим сварки, при котором отсутствует закалка на мартенсит, но и отсутствует чрезмерный рост зерна.
При выборе оптимального режима сварки следует учитывать содержание углерода в стали. Стали с содержанием углерода менее 0,16% при закалке на 100% мартенсита обладают еще достаточной вязкостью и поэтому обычно не требуют применения каких-либо мер для устранения мартенсита в околошовной зоне. Выбор оптимального режима сварки можно произвести опытным или расчетным путем. Наиболее обоснованным является применение так называемой пробы МВТУ. Испытаниями этой пробы устанавливают склонность стали к закалке и перегреву при различных режимах сварки, а также изменение механических свойств сталей, вызванное сваркой. Для испытания на лист исследуемой стали размером 220 X 500, толщиной 12—18 мм наплавляют валик при определенной погонной энергии. Берут несколько таких листов стали и наплавляют серию валиков при различных значениях погонной энергии так, чтобы при наплавке каждого последующего валика погонная энергия отличалась от предыдущего в 1,5—1,7 раза.
Из испытываемых пластин с наплавленным валиком механическим способом вырезают образцы на статический изгиб, на удар и образец для микроисследования и определения твердости. Результаты испытаний сводят в график, выражающий зависимость механических свойств стали (угол загиба и ударная вязкость), а также твердости и размера аустенитного зерна околошовной зоны от погонной энергии сварки. Для расчетного определения оптимального режима сварки необходимо иметь данные о влиянии режима сварки на время роста зерна и время распада аустенита. Зная критическую длительность распада аустенита для данной стали, можно всегда выбрать режим сварки, обеспечивающий отсутствие трещин в околошовной зоне.
Время роста зерна сравнительно мало изменяется при подогреве стали. Поэтому увеличение времени распада аустенита лучше получать путем подогрева свариваемой стали, чем увеличением погонной энергии сварки. При автоматической и полуавтоматической сварке термический цикл зависит не только от погонной энергии и температуры подогрева, но и от величины проплавления свариваемых кромок. Поэтому все свариваемые соединения можно разбить на две группы.
1. Соединения с полным проплавлением свариваемых кромок (ПП).
2. Соединения с неполным проплавлением кромок (НП).
График показывает, что при уменьшении глубины проплавления или уменьшении толщины проплавляемых кромок время распада аустенита сильно уменьшается. Поэтому при сварке конструкционных сталей малых толщин, когда нельзя увеличивать погонную энергию сварки из-за опасности прожога кромок, единственной мерой предотвращения образования трещин является подогрев стали.
При подогреве стали время распада аустенита увеличивается. Поэтому время распада аустенита, полученное по графику, следует умножить на поправочный коэффициент а. В зависимости от прокаливаемости стали следут выбирать соответствующий оптимальный режим сварки.
Непрокаливающиеся и слабопрокаливающиеся стали не требуют применения каких-либо специальных мер и могут свариваться при любых режимах сварки, как и обычная низкоуглеродистая сталь. Прокаливающиеся стали требуют применения специальных мер в зависимости от степени их прокаливаемости и глубины проплавления или толщины свариваемых листов:
а) тонкие листы, свариваемые в стык и угловыми швами, и толстые листы, свариваемые угловыми швами малого калибра, обычно свариваются с применением подогрева стали; б) толстые листы, свариваемые в стык или угловыми швами большого калибра, свариваются многослойными швами. При этом тепловое воздействие от каждого последующего валика производит отпуск околошовных зон предыдущих валиков. Шов заканчивается так называемым отжигающим валиком. Отжигающий валик кладут так, чтобы края его отступали на 3—4 мм от линии сплавления предыдущих валиков. При этом отжигающий валик не вызовет закалки в околошовной зоне, а произведет отпуск.
Чем больше слоев будет иметь шов, тем более равномерно будет отпускаться околошовная зона, Поэтому желательно сваривать сталь валиками малого поперечного сечения. Для использования естественного подогрева стали ранее наложенными валиками следует сваривать сталь короткими валиками, применяя методы «каскадной сварки», «сварки горкой» или «блочный метод» (последний наибольше себя оправдал в практике). После сварки желательно произвести высокий отпуск (600—650°) для снятия внутренних напряжений и устранения оставшихся участков мартенсита.
Сильнопрокаливающиеся стали обычно принимают закалку и при подогреве стали. Поэтому всегда в околошовной зоне образуется мартенсит.
Подогрев полезен при сварке и этих сталей, так как позволяет перевести хрупкий тетрагональный мартенсит (мартенсит закалки) в более вязкий кубический (мартенсит отпуска). Способы сварки сильнопрокаливающихся сталей те же, что и для прокаливающихся сталей.
Прокаливающиеся и сильнопрокаливающиеся стали следует сваривать только после предварительной закалки и отпуска или только отпуска.
Прокаливающиеся и сильнопрокаливающиеся стали следует сваривать в закрытых помещениях с положительной температурой, устраняя возможность появления сквозняка. Конструктивные формы изделия и технология сварки должны обеспечивать минимальные напряжения при сварке. Конструкция не должна иметь сложных узлов с пересечением большого количества швов. Сложные конструкции следует разбивать на отдельные узлы.
При сварке сильнопрокаливающихся сталей следует каждый узел подвергать отпуску. Выбор присадочного материала зависит от условий службы конструкций. Для непрокаливающихся сталей, для слабопрокаливающихся и прокаливающихся сталей, для которых не ставится требований равнопрочности со свариваемым металлом, следует применять присадочные материалы, дающие наиболее пластичный и вязкий наплавленный металл (например, электроды УОНИИ-13/45).
Для слабопрокаливающихся и прокаливающихся сталей, которые после сварки не подвергаются термической обработке, но к сварным швам которых ставятся определенные требования в отношении прочности, следует применять присадочные материалы, дающие металл повышенной прочности (например, электроды УОНИИ-13/55, УОНИИ-13/65). Для прокаливающихся сталей, которые после сварки проходят термическую обработку и к металлу сварных швов которых ставятся требования равнопрочности с основным металлом, следует применять специальный присадочный металл, имеющий примерно такое же количество углерода и такую же величину критической длительности распада аустенита, что и свариваемая сталь.
Для прокаливающихся сталей, которые после сварки проходят термическую обработку и к металлу сварных швов которых предъявляются требования равнозначности физических свойств наплавленного металла с физическими свойствами свариваемой стали, следует применять присадочный материал, дающий наплавленный металл того же состава, что и свариваемая сталь. Это требование удовлетворяется или применением сварочной проволоки из стали той же марки, что и свариваемая сталь, или применением сварочной низкоуглеродистой проволоки с введением легирующих добавок в покрытие или в керамический флюс. Сильнопрокаливаюшиеся стали свариваются по специальной технологии, разрабатываемой отдельно для каждой марки стали в зависимости от поставленных требований к свойствам сварных соединений.
Часто во время осуществления сварки или пайки металлов и их сплавов возникают неожиданные проблемы. О многих из них мы и поговорим в разделе «вопросы и
ответы»
Эмалирование металлов – технология, которая позволяет наносить на поверхность изделий из стали специальный защитный слой, отличающийся великолепными эстетическими
свойствами.
