Сварка легкообрабатываемой стали


В: Я пытаюсь заварить вал из стали марки 1141 и в наплавленном металле появляются трещины.  Так и должно быть?  Я использую проволоку MIG ER70S-6.  Может, она для этого не подходит?  Такой вал вообще поддается сварке?

О:  Ответы на Ваши вопросы — «ничего удивительного», «да» и «скорее всего, нет».  Вот почему.  Стали серии 1141 по классификации Американского института железа и стали (AISI) и Общества автомобильных инженеров (SAE) (т. е. AISI-SAE 1141) — это пригодная к тепловой обработке легкообрабатываемая марка углеродистой стали.  Такая сталь имеет повышенное содержание серы (0,05% или больше), фосфора (0,04% или больше) или свинца.  Такие марки стали включают сплавы серий AISI-SAE 11XX (ресульфурированный легкообрабатываемый) и AISI-SAE 12XX (ресульфурированный / рефосфорированный легкообрабатываемый) (см. Рисунок 1).  Если сталь содержит свинец, это обозначается буквой «L» после первых двух цифр. 

Марки стали по SAE
  Рисунок 1: Неполный список сталей по классификации AISI-SAE, в том числе «легкообрабатываемые» стали

При обработке большинства марок стали на токарном или фрезерном станке металл обычно отделяется в виде очень длинной изогнутой стружки.  При отсутствии стружколома это может значительно затруднить процесс обработки.  Легкообрабатываемые марки стали имеют ровные мягкие участки в микроструктуре металла благодаря высокому содержанию серы, фосфора и свинца.  Когда резец достигает мягкой области, стружка отламывается, что позволяет снимать металл небольшими, ровными отрезками.

Но что хорошо подходит для слесаря — плохо для сварщика.  Сера, фосфор и свинец имеют низкую температуру плавления.  Во время дуговой сварки жидкий наплавленный металл сначала застывает с краев, затем в центре.  При этом сплавы с низкой температурой плавления застывают в последнюю очередь и поэтому смещаются в центр сварного шва.  Если объем этих элементов будет слишком большим, в центре сварного шва окажется слишком высокая концентрация мягкого материала, и поэтому из-за напряжения при застывании в центре шва часто появляются трещины.  Это считается одной из разновидностей горячего растрескивания, так как оно происходит при все еще горячем сварном шве.  Некоторые марки легкообрабатываемой стали считаются вообще не пригодными к сварке, так как в них всегда образуются трещины.  Например, к ним относятся практически все стали с содержанием свинца.  Также учтите, что высокое содержание серы может вызвать пористость наплавленного металла. 

В целом следует избегать сварки любых легкообрабатываемых марок стали.  Если Вы все же хотите попробовать, рекомендуем использовать сварочные материалы с низким содержанием диффузионного водорода в наплавленном металле и с образованием основного шлака.  Минимальное содержание диффузионного водорода помогает сократить гидросульфитную пористость, а основный шлак снизит содержание серы и фосфора в наплавленном металле.  Для ручной дуговой сварки нержавеющей стали рекомендуются специализированные электроды для высокочувствительной к растрескиванию / трудносвариваемой стали, например, модифицированного типа 312.  В отличие от обычных марок электродов они имеют высокую устойчивость к образованию трещин при сварке легкообрабатываемых сталей или сталей с низкой пропорцией марганца к сере (т. е. <20) и поэтому часто помогают избежать проблем там, где это не удается другим электродам. Среди электродов для ручной дуговой сварки углероидстой стали наиболее предпочтительны E7018 в отличие от E6010, E6011, E6013, E7014 и т. д.  Для сварки газозащитной порошковой проволокой реокмендуется проволока E70T-5 или "T-5"  в отличие от типов "T-1" или "T-9". Для сварки самозащитной порошковой проволокой рекомендуется проволока "T-4”, "T-7" или "T-8". Процессы TIG и MIG (т. е. с применением материалов сплошного сечения) менее предпочтительны, потому что они не имеют системы образования основного шлака, который вступил бы в реакцию с более высоким содержанием серы или фосфора в легкообрабатываемой стали.