Среднеуглеродистые стали классифицируются по содержанию углерода, которое обычно составляет от 0,25% до 0,6%. В них часто добавляют другие материалы, такие как хром, никель, марганец и кремний, но общее количество этих добавок не превышает 3-5%.
В зависимости от содержания углерода, свариваемость и другие характеристики среднеуглеродистых сталей могут значительно отличаться. В материал иногда добавляют небольшое количество ванадия, титана или ниобия в качестве разрушителей зерна, но общее количество этих материалов не превышает 0,1%. После прохождения различных видов термической обработки, таких как закалка и низкий отпуск, нормализация, улучшение или поверхностное упрочнение, среднеуглеродистые стали используются для широкого спектра деятельности..
Распространенные марки среднеуглеродистых сталей
- Сталь 40Г является разновидностью конструкционной стали, содержащей большое количество марганца. Этот элемент, наряду с 0,37% кремния, помогает снизить уровень кислорода и сделать процесс литья более плавным. Для повышения прочности сталь подвергается закалке и отпуску.
- Сталь 50Г обладает одновременно прочностью и упругостью и подвергается термической обработке путем закалки и отпуска, а иногда и нормализации.
- Сталь 40ХН отличается высокой прочностью, упругостью, обрабатываемостью и способностью к глубокой закалке.
- Сталь 50ХФ востребована при создании пружин благодаря своим свойствам упругости, которые повышаются благодаря содержанию хрома и ванадия.
Такие виды стали как 60, 60Г, 65, 65Г, 70, 70Г, 80, 85, используются после специальной обработки, такой как закалка и отпуск или нормализация и отпуск, что делает их полезными для создания деталей, которые будут подвергаться трению, статическому давлению и вибрации.
У7, У8, У9, У10 относятся к инструментальным сталям, но имеют низкую прокаливаемость.
Сварка среднеуглеродистых сталей
Избыточное содержание углерода вызывает проблемы со сваркой, которые включают возможность образования трещин из-за кристаллизации, структура становятся хрупкой и растрескивается, а также возникают проблемы с достижением того же уровня прочности в сварной зоне, что и в основном металле.
Чтобы обеспечить качественное сварное соединение и избежать возможных проблем, следует предпринять несколько шагов.
Во-первых, использование низкоуглеродистых электродных стержней и проволоки поможет снизить содержание С в металле шва.
Предварительный и последующий подогрев сварного шва до температуры от +250°C до +300°C может предотвратить образование хрупких структур, вызванных закалкой. Температуру нагрева следует регулировать в зависимости от содержания С, при этом для более высокого содержания углерода требуются более высокие температуры.
Альтернативный подход к оптимизации сварки заключается в модификации шва путем увеличения доли электродного металла и уменьшения доли основного металла. Этого можно достичь, используя сварочную проволоку с малым поперечным сечением и низким сварочным током, при этом была доказана эффективность сварки постоянным током прямой полярности.
Для предотвращения образования хрупких структур рекомендуется сваривать толстые стальные элементы в горку или каскадом и задерживать охлаждение сварного шва.
При сварке термоупрочненных марок стали лучше всего использовать длинные валики на предварительно уложенных и охлажденных валиках для обеспечения равномерной прочности корневой зоны шва и металла шва.
Дуговую сварку под флюсом не принято применять для среднеуглеродистых сталей, так как при этом теряется ее главное преимущество - высокая производительность. Для достижения одинаковых характеристик прочности и пластичности сварного шва и основного металла обычно используются такие методы термической обработки, как закалка и отпуск.