Теоретичні відомості

ПРАКТИЧНА РОБОТА №1

РОЗРАХУНКИ ВУГЛЕЦЕВОГО ЕКВІВАЛЕНТУ І ТЕМПЕРАТУР ПОПЕРЕДНЬОГО ПІДІГРІВУ

МЕТА РОБОТИ: навчитись розраховувати вуглецевий еквівалент та проводити оцінку здатності до наплавлення різноманітних сталей.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

У більшості випадків у наплавлених низьколегованих композицій спостерігається пропорційна залежність між твердістю та зносостійкістю. Твердість матеріалу підвищується зі збільшенням вмісту вуглецю і тому більш зносостійким виявляється метал, склад якого відповідає середньолегованим сталям. Однак підвищення в наплавленому металі кількості вуглецю ускладнює наплавлення через необхідність попереднього підігріву деталі для уникнення тріщин. Тому для підвищення зносостійкості наплавлений метал рекомендують легувати хромом, марганцем, молібденом та іншими елементами при обмеженій кількості вуглецю. Враховуючи роль вуглецю, його еквівалент використовують, з одного боку, як показник здатності до наплавлення, з іншого – як показник твердості наплавленого шару.

Формула для визначення вуглецевого еквіваленту, запропонована міжнародним інститутом зварювання:

(1.1)

Вважають, що при С_екв< 0.4 % тріщин нема, при С_екв≈ 0.4 – 0.7 % потрібний попередній підігрів, при С_екв≈ 0.7 – 1.0 % - високотемпературне підігрівання.

Формула для визначення вуглецевого еквіваленту, запропонована Д. Сеферіаном:

(1.2)

де [C]_x – хімічний еквівалент вуглецю, який характеризує склад сталі:

360 [C]_x = 360C + 40(Mn+Cr) + 20Ni + 28Mo (1.3)

[C]_p – розмірний еквівалент вуглецю, який визначає розміри виробів:

[C]_p = 0.005 S[C]_x (1.4)

S – товщина виробу.

Японські вчені І.Іто та К.Бессіо замість С_екв запропонували оцінювати схильність до утворення холодних тріщин параметром Р_утв, який визначається за формулою:

(1.5)

Де S – товщина металу, мм; Н – об’єм (кількість) дифузійного водню, см³/100 г.

Якщо Р_утв≤ 0.3, то холодні тріщини не утворюються; якщо Р_утв> 0.4, то холодні тріщини утворюються з імовірністю 100%

Для визначення вуглецевого еквіваленту вуглецевих і низьколегованих сталей використовується така формула:

(1.6)

Максимальна твердість визначається за виразом

(1.7)

Часто наплавлений метал відрізняється від основного, і імовірність виникнення тріщин стає більш характерною для основного металу. Тому попереднє підігрівання здійснюють, виходячи з даних про твердість пришовної зони. Для цього випадку існують рекомендації щодо вибору температур підігрівання залежно від твердості пришовної зони (тобто твердості основного металу).

Для різних низьколегованих сталей рекомендовано таку температуру підігрівання (еквівалент вуглецю в якій визначається через формулу Сеферіана):

(1.8)

Формула, запропонована японськими вченими:

(1.9)

Де Р_утв – схильність до утворення холодних тріщин.

На основі практичного досліду та за результатами значень твердості рекомендовано температури, наведені в табл. 1.1

Таблиця 1.1 - Значення температур підігрівання залежно від твердості металу