Per acciaio ad alto tenore di carbonio si intende l'acciaio al carbonio con w(C) superiore allo 0,6%, che ha una maggiore tendenza a indurire rispetto all'acciaio a medio carbonio e forma martensite ad alto contenuto di carbonio, che è più sensibile alla formazione di cricche a freddo.Allo stesso tempo, la struttura della martensite formata nella zona di saldatura alterata dal calore è dura e fragile, il che porta ad una notevole diminuzione della plasticità e della tenacità del giunto.Pertanto, la saldabilità dell'acciaio ad alto tenore di carbonio è piuttosto scarsa e per garantire le prestazioni del giunto è necessario adottare uno speciale processo di saldatura..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, ingranaggi di grandi dimensioni e giunti.Per risparmiare acciaio e semplificare la tecnologia di lavorazione, queste parti della macchina sono spesso combinate con strutture saldate.La saldatura di componenti in acciaio ad alto tenore di carbonio si riscontra anche nella costruzione di macchinari pesanti.Quando si formula il processo di saldatura di elementi saldati in acciaio ad alto tenore di carbonio, tutti i tipi di difetti di saldatura che possono verificarsi dovrebbero essere analizzati in modo completo e dovrebbero essere adottate le misure corrispondenti del processo di saldatura.
1. Saldabilità dell'acciaio ad alto tenore di carbonio
1.1 Metodo di saldatura
L'acciaio ad alto tenore di carbonio viene utilizzato principalmente in strutture con elevata durezza ed elevata resistenza all'usura, quindi i principali metodi di saldatura sono la saldatura ad arco con elettrodo, la brasatura e la saldatura ad arco sommerso.
1.2 Materiali di saldatura
La saldatura di acciaio ad alto tenore di carbonio generalmente non richiede la stessa resistenza tra il giunto e il metallo di base.Per la saldatura ad arco con elettrodi vengono generalmente selezionati elettrodi a basso contenuto di idrogeno con forte capacità di desolforazione, basso contenuto di idrogeno diffusibile del metallo depositato e buona tenacità.Quando è richiesta la resistenza del metallo di saldatura e del metallo di base, è necessario selezionare un elettrodo a basso contenuto di idrogeno del livello corrispondente;quando non è richiesta la resistenza del metallo di saldatura e del metallo di base, è necessario selezionare un elettrodo a basso contenuto di idrogeno con un livello di resistenza inferiore a quello del metallo di base.Non è possibile selezionare un elettrodo 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 della scanalatura
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 occorre prestare attenzione a pulire la scanalatura e le macchie di olio e ruggine 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 deve essere controllata tra 250°C e 350°C.
1.5 Elaborazione dell'interstrato
Per la saldatura multistrato multipasso, il primo passaggio utilizza elettrodi di piccolo diametro e saldatura a bassa corrente.Generalmente, il pezzo viene posto in 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 inserito nel forno di riscaldo e la conservazione del calore viene effettuata a 650°C per la ricottura di distensione.
2. Difetti di saldatura di acciai ad alto tenore di carbonio e misure preventive
A causa dell'elevata tendenza all'indurimento dell'acciaio ad alto tenore di carbonio, durante la saldatura è probabile che si verifichino cricche a caldo e cricche a freddo.
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 il rapporto larghezza-profondità dovrebbe essere leggermente maggiore per evitare la segregazione al centro della saldatura.
3) Per saldature con elevata rigidità, è necessario selezionare parametri di saldatura appropriati, sequenza e 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 dell'elettrodo o del flusso per ridurre il contenuto di impurità nella saldatura e migliorare il grado di segregazione.
2.2 Misure preventive per le cricche fredde.
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) Selezionare le misure di saldatura adeguate.
3) Adottare sequenze di assemblaggio e saldatura adeguate per ridurre le sollecitazioni di vincolo dei giunti saldati e migliorare lo stato tensionale delle saldature.
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 una struttura martensitica ad alto contenuto di carbonio durante la saldatura ed è facile produrre crepe di saldatura.Pertanto, quando si salda acciaio ad alto tenore di carbonio, il processo di saldatura deve essere scelto in modo ragionevole.E adottare misure adeguate in tempo per ridurre il verificarsi di crepe di saldatura e migliorare le prestazioni dei giunti saldati.
Orario di pubblicazione: 18 luglio 2023