Per acciaio ad alto tenore di carbonio si intende l'acciaio al carbonio con w(C) superiore allo 0,6%. Ha una maggiore tendenza ad indurire rispetto all'acciaio a medio carbonio e a formare martensite ad alto contenuto di carbonio, più sensibile alla formazione di cricche a freddo. Allo stesso tempo, la struttura della martensite formata nella zona interessata dal calore della saldatura è dura e fragile, determinando una notevole riduzione della plasticità e della tenacità del giunto. Pertanto, la saldabilità dell'acciaio ad alto tenore di carbonio è piuttosto scarsa e devono essere adottati processi di saldatura speciali per garantire le prestazioni del giunto. . Pertanto, è generalmente usato raramente nelle strutture saldate. L'acciaio ad alto tenore di carbonio viene utilizzato principalmente per parti di macchine che richiedono elevata durezza e resistenza all'usura, come alberi rotanti, ingranaggi di grandi dimensioni e giunti [1]. Per risparmiare acciaio e semplificare la tecnologia di lavorazione, queste parti della macchina sono spesso combinate con strutture saldate. Nella produzione di macchinari pesanti si riscontrano anche problemi di saldatura di componenti in acciaio ad alto tenore di carbonio. Quando si formula il processo di saldatura per gruppi saldati di acciaio ad alto tenore di carbonio, è necessario analizzare in modo completo i vari possibili difetti di saldatura e adottare le misure corrispondenti del processo di saldatura.
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1 Saldabilità degli acciai ad alto tenore di carbonio
1.1 Metodo di saldatura
L'acciaio ad alto tenore di carbonio viene utilizzato principalmente per strutture con elevata durezza ed elevata resistenza all'usura, quindi i principali metodi di saldatura sono la saldatura ad elettrodo, la brasatura e la saldatura ad arco sommerso.
1.2 Materiali di saldatura
La saldatura dell'acciaio ad alto tenore di carbonio generalmente non richiede la stessa resistenza tra il giunto e il metallo di base. Durante la saldatura ad arco, vengono generalmente utilizzati elettrodi a basso contenuto di idrogeno con forti capacità di rimozione dello zolfo, basso contenuto di idrogeno diffusibile nel metallo depositato e buona tenacità. Quando la resistenza del metallo di saldatura e del metallo di base deve essere uguale, è necessario selezionare un'asta di saldatura a basso contenuto di idrogeno del grado corrispondente; quando non è richiesta la resistenza del metallo di saldatura e del metallo di base, è necessario selezionare un'asta di saldatura a basso contenuto di idrogeno con un livello di resistenza inferiore a quello del metallo di base. Ricordare che non è possibile selezionare bacchette di saldatura con un livello di resistenza superiore a quello del metallo base. Se non è consentito preriscaldare il metallo base durante la saldatura, per evitare cricche a freddo nella zona interessata dal calore, è possibile utilizzare elettrodi di acciaio inossidabile austenitico per ottenere una struttura austenitica con buona plasticità e forte resistenza alla fessurazione.
1.3 Preparazione del bisello
Al fine di limitare la frazione di massa del carbonio nel metallo saldato, il rapporto di fusione dovrebbe essere ridotto, quindi durante la saldatura vengono generalmente utilizzate scanalature a forma di U o a V e si dovrebbe prestare attenzione alla pulizia della scanalatura e delle macchie d'olio, ruggine, ecc. entro 20 mm su entrambi i lati della scanalatura.
1.4 Preriscaldamento
Quando si salda con elettrodi di acciaio strutturale, è necessario preriscaldarlo prima della saldatura e la temperatura di preriscaldamento è controllata tra 250°C e 350°C.
1.5 Elaborazione dell'interstrato
Quando si saldano più strati e più passaggi, per il primo passaggio vengono utilizzati un elettrodo di piccolo diametro e una corrente bassa. Generalmente, il pezzo viene posizionato in una saldatura semi-verticale oppure l'asta di saldatura viene utilizzata per oscillare lateralmente, in modo che l'intera zona interessata dal calore del metallo base venga riscaldata in breve tempo per ottenere effetti di preriscaldamento e conservazione del calore.
1.6 Trattamento termico post-saldatura
Immediatamente dopo la saldatura, il pezzo viene posto in un forno di riscaldamento e mantenuto a 650°C per la ricottura di distensione [3].
2 Difetti di saldatura di acciai ad alto tenore di carbonio e misure preventive
Poiché l'acciaio ad alto tenore di carbonio ha una forte tendenza a indurirsi, è probabile che si verifichino cricche a caldo e a freddo durante la saldatura.
2.1 Misure preventive per fessurazioni termiche
1) Controllare la composizione chimica della saldatura, controllare rigorosamente il contenuto di zolfo e fosforo e aumentare adeguatamente il contenuto di manganese per migliorare la struttura della saldatura e ridurre la segregazione.
2) Controllare la forma della sezione trasversale della saldatura e aumentare leggermente il rapporto larghezza/profondità per evitare la segregazione al centro della saldatura.
3) Per le saldature rigide, è necessario selezionare i parametri di saldatura appropriati, la sequenza e la direzione di saldatura appropriate.
4) Se necessario, adottare misure di preriscaldamento e raffreddamento lento per prevenire il verificarsi di cricche termiche.
5) Aumentare l'alcalinità della bacchetta o del flusso di saldatura per ridurre il contenuto di impurità nella saldatura e migliorare il grado di segregazione.
2.2 Misure preventive per le cricche fredde[4]
1) Il preriscaldamento prima della saldatura e il raffreddamento lento dopo la saldatura possono non solo ridurre la durezza e la fragilità della zona interessata dal calore, ma anche accelerare la diffusione verso l'esterno dell'idrogeno nella saldatura.
2) Scegliere misure di saldatura adeguate.
3) Adottare sequenze di assemblaggio e saldatura adeguate per ridurre le sollecitazioni di vincolo del giunto saldato e migliorare lo stato tensionale della saldatura.
4) Scegliere materiali di saldatura adeguati, asciugare gli elettrodi e il flusso prima della saldatura e tenerli pronti per l'uso.
5) Prima della saldatura, l'acqua, la ruggine e altri contaminanti sulla superficie metallica di base attorno alla scanalatura devono essere accuratamente rimossi per ridurre il contenuto di idrogeno diffusibile nella saldatura.
6) Il trattamento di deidrogenazione deve essere effettuato immediatamente prima della saldatura per consentire all'idrogeno di fuoriuscire completamente dal giunto saldato.
7) Il trattamento di ricottura di distensione deve essere eseguito immediatamente dopo la saldatura per favorire la diffusione verso l'esterno dell'idrogeno nella saldatura.
3 Conclusione
A causa dell'alto contenuto di carbonio, dell'elevata temprabilità e della scarsa saldabilità dell'acciaio ad alto tenore di carbonio, è facile produrre strutture martensitiche ad alto contenuto di carbonio e crepe di saldatura durante la saldatura. Pertanto, quando si salda acciaio ad alto tenore di carbonio, il processo di saldatura deve essere scelto in modo ragionevole. E adottare misure corrispondenti in modo tempestivo per ridurre il verificarsi di crepe di saldatura e migliorare le prestazioni dei giunti saldati.
Orario di pubblicazione: 27 maggio 2024
