Сварка нержавеющей стали – чем и как проводить сварочные работы. Как делают нержавеющую сталь

Состав нержавеющей стали – какие типы сплавов существуют? + видео

Сегодня все большей популярностью пользуются легированные сплавы, особенно с добавлением хрома, который входит в состав нержавеющей стали, обладающей высокими антикоррозийными свойствами. Мы рассмотрим, какие бывают классы нержавейки.

1 Рассмотрим особенности коррозиеустойчивых сплавов

Стали с различными добавками, улучшающими физические свойства, называются легированными. К ним относятся и нержавеющая сталь, в состав которой обычно входит хром, как основной элемент, отвечающий за сопротивление коррозии. Для этой же цели используются в некоторых случаях никель, ванадий, марганец, медь и даже связанный азот. В гораздо меньшем процентном соотношении добавляются другие элементы, улучшающие качества металла: ниобий, кобальт и молибден, иногда – титан. И, конечно, не обойтись без вечных спутников железа – углерода, серы, фосфора, кремния. К слову, чем меньше их процентная доля в сплаве, тем выше качество стали.

Нержавеющая сталь

Рекомендуем ознакомиться

Нержавеющий сплав образуется в том случае, если химический состав имеет включение более 13 % хрома. Если же этот элемент добавить в количестве свыше 17 % от общего соединения компонентов, то сталь будет устойчива к коррозии даже в предельно агрессивных средах. Различают 3 типа нержавейки, которые определяются физическими свойствами. Так, обычный сплав называют просто коррозиестойким, он применяется в быту, а также повсеместно на производстве, где нет необходимости высокой степени защиты металла от агрессивных сред. Второй тип – жаростойкий, у него устойчивость к коррозии сохраняется при крайне высоких температурах. И, наконец, жаропрочный, у которого, как можно понять из названия, в той же агрессивной среде остается неизменной прочность, но коррозия нержавеющей стали у марок этого типа вполне возможна.

Итак, две основные группы нержавеющих сплавов – хромистые и хромоникелевые. Та и другая включают в себя несколько структурных классов. В первую входят мартенситные и ферритные стали, а также еще одна, являющаяся промежуточной и объединяющая в себе некоторые химические показатели двух первых – это мартенситно-ферритный сплав. Во второй группе насчитывается 4 класса: аустенитные, а также переходные аустенитно-ферритные, аустенитно-мартенситные и аустенитно-карбидные. Существует также группа хромомарганцевоникелевых сталей, которые, в целом, схожи по своей структуре с хромоникелевыми. Рассмотрим более подробно все вышеуказанные типы и классы.

2 Типы нержавеющих сплавов и их свойства

Как уже было сказано, коррозийную стойкость железо приобретает при добавлении в его расплав другого металла, как правило, благородного или любого цветного. При этом, в зависимости от химического состава сплава, сталь может получить свойства одного из 3 типов нержавейки. Самый простой структурой обладают обычные коррозиестойкие марки, такие как 08X13 и 12X13. Они пластичны и могут быть использованы как в быту в виде различных изделий, так и в промышленности, там, где от деталей и узлов требуется устойчивость к ударным нагрузкам. Как ясно из маркировки, содержание хрома в этих сплавах составляет 13 %. Первые же 2 цифры – это количество углерода, исчисляющееся в сотой доле процента.

Трубы из нержавеющей стали

Следующие 2 типа относятся к сплавам, которые должны сохранять коррозиестойкость при воздействии высоких температур. В жаростойких сталях добавление хрома (или кремния) в количестве от 28 % и более обеспечивает снижение интенсивности окисления вплоть до полного его прекращения даже при сильном нагреве. Иными словами, окалина практически не возникает по той причине, что на поверхности уже имеется оксидная пленка. В той же степени хром может изменить структуру сплава при выработке жаропрочных марок сталей, которые обладают высокой степенью прочности под большой нагрузкой в процессе сильного и длительного нагрева.

3 Химические свойства хромистых коррозиестойких сталей

Следует отметить, что железо, которое является основой любой стали, имеет несколько состояний, совпадающих с фазами активности и покоя кристаллической решетки, которые зависят от степени коррозийной стойкости. Чем она выше, тем более пассивным считается металл. Наиболее распространенными считаются сплавы с образующейся при закалке мартенситной структурой, обладающие достаточно высокой пластичностью. Согласно химическим характеристикам, это железо в α-фазе (чистый металл), содержащее насыщенный твердый раствор углерода. К таковым относятся пищевая и быстрорежущая нержавейка, из которой изготавливают изделия для использования в быту на кухне, например, всевозможные емкости и ножи. Мартенситные стали способны выдержать контакт со слабоагрессивными химическими веществами.

Хромистые коррозиестойкие стали

Другой тип – ферритные сплавы с достаточно высоким магнитным показателем. Разница у них по большей части в форме кристаллической решетки, она имеет кубическую структуру, в отличие от тетрагональной мартенситной. В целом же это средненасыщенный твердый раствор углерода в α-железе с добавлением легирующих элементов, таких как хром. Примечательно, что такие сплавы не подвергаются изменениям при нагреве до предельно возможных температур и не теряют свои свойства. Чаще всего таким изделиям находят применение в пищевой промышленности или для изготовления инструментов. Мартенситно-ферритные сплавы имеют свойства обоих перечисленных типов, то есть они механически устойчивы, обладают высокой прочностью и имеют магнитный потенциал. Но устойчивость к окислительной среде у таких сталей не очень высока, намного ниже, чем у обычных ферритных сплавов.

4 Отличительные черты аустенитных сплавов

В первую очередь рассмотрим аустенитные структуры сталей, которые определяются, как γ-железо (высокотемпературное изменение кристаллической решетки металла) в виде твердого раствора с углеродом. Проще говоря, такие сплавы могут подвергаться межкристаллической коррозии даже при высоком содержании хрома, если не имеют включения дополнительных элементов, таких как титан или ниобий. Во избежание их обязательно подвергают термообработке. В остальном это очень пластичные, прочные и технологичные стали, содержащие, помимо хрома еще и никель, которые относят к разряду конструкционных. Также из этих сплавов изготавливают инструменты, а вот в пищевой промышленности, равно как и для изготовления кухонной утвари, марки данного класса непригодны, поскольку никель весьма аллергенный.

Аустенитные сплавы

Межкристаллической коррозией называют внутреннее окисление металла, проходящее по границам отдельных зерен стали. По этой причине разрушение изделия остается незаметным, при сохранении характерного блеска узнать о коррозии можно только по звуку при ударах

Что примечательно, каким бы ни был химический состав аустенитных сплавов, они всегда немагнитные. Но при любой холодной деформации, например, под воздействием механических воздействий, они начинают приобретать небольшой магнитный потенциал. Это происходит по той причине, что при нарушении кристаллической решетки аустенит на некоторых участках превращается в феррит. Прочность таких сплавов достигается путем предельного уменьшения содержания углерода, впрочем, до определенного порога – не ниже 0,04 %, по причине присутствия в растворе никеля. В таких условиях легко образуются карбиды, то есть химическое соединение хрома с углеродом. Иногда в сплав добавляют связанный азот, благодаря которому возникают карбнитриды, также повышающие прочность стали. Примером может послужить марка нержавейки Х17АГ14.

Промежуточные сплавы имеют несколько иные характеристики, в частности, аустенитно-мартенситные. Они имеют более низкую коррозиестойкость, чем просто аустенитные структуры, но намного прочнее. При этом данный класс довольно тяжело поддается термообработке, вернее, воздействие на него высокими температурами связано с некоторыми сложностями. Зачастую такие сплавы со свойствами мартенситов требуют не только закалки, но также обработки холодом с последующим отпуском металла. Однако при такой технологии прочность нержавейки переходного класса повышается в несколько раз. В производстве элементов для тяжелых несущих конструкций стали, вроде марок 09X15Н8Ю или 20Х13Н4Г9, не используются, их применяют только для изготовления легких конструкций.

Особенность аустенитно-ферритных сплавов заключается в том, что они содержат сравнительно небольшое количество никеля в сравнении с другими промежуточными классами. За счет этого такие стали, как 12Х21Н5Т или 08Х22Н6Т, имеют гораздо лучшую свариваемость, швы при соединении металлопроката из них получаются очень качественные и прочные на деформацию. Обеспечивается это влиянием ферритной структуры, обеспечиваемой элементами Сr, Ti, Mo или Si. Однако следует отметить, что по той же причине, то есть из наличия ферритообразующих включений, в значительной степени ухудшается жаропрочность, равно как и пластичность. Высокой остается только механическая прочность.

В марках сталей обычно присутствуют буквы кириллицы, они тождественны латинским обозначениям, в частности Ю означает "ювенал" – алюминий, причем так он маркируется только в сталях. Другие элементы могут означаться также не по первым буквам, например кремний – С, от силициума, а марганец – Г, поскольку эта буква имеется в середине слова.

tutmet.ru

Чем сварить нержавейку: способы, технологии, правила, видео

Процедура сварки нержавейки в целом довольно не простая, а в домашних условиях она усложняется некоторыми факторами, но вполне выполнима. Сплав, содержащий никель и хром в целом неплохо контактируют друг с другом. Проводя сварку подобных металлов необходимо принимать во внимание их физические и химические свойства. Лишь зная особенности сплава и особенности работы с ним можно рассчитывать на успешное завершение операции.

Разновидности нержавейки

Как в промышленных условиях, так и бытовых при сварке нержавеющей стали требуется правильный выбор методов работы, которые учитывают вид обрабатываемого сплава. Исходя из основных свойств можно классифицировать следующие типы:

Аустенитная

Получила название по основной своей фазе. Сплав имеет высокое содержание хрома (18%) и никеля (10%). В качестве примера можно назвать пищевую сталь AISI 304 (08Х18Н10 по ГОСТ), которую широко применяют в производстве посуды и строительных элементов. Отсутствуют магнитные свойства, хорошая пластичность, высокая механическая прочность и химическая стойкость.

Мартенситная

Имеют специфичную внутреннюю структуру – низкое содержание углерода (0,10-0,12%) и хрома (до 13%). Сплав отличается высокой твердостью, но одновременно хрупкостью. Подобная нержавеющая сталь в основном используется в производстве режущих инструментов, крепежа, применяемых в неагрессивной среде. При проведении должной термической обработки приобретается соответствующая вязкость и стойкость к температуре. В качестве примера можно назвать AISI 410 (12Х13 по ГОСТ).

Ферритная

Имеет среднее содержание хрома. Закалка подобной нержавейкине проводится, отличная устойчивость к агрессивным средам. Обладают меньшей пластичностью, чем аустенитная и хрупкостью, чем ферритная. Трудносвариваемый сплав. Примером может служить AISI 430 (12Х17 по ГОСТ). Хром — 17%, углерод — 0,10-0,12%.

Почему сложно сваривать нержавейку

Сварка нержавеющей стали осложняется тем, что это высоколегированный сплав, который имеет значительное содержание компонентов, оказывающих влияния на основные свойства. В данном случае это хром. Содержание этого материала в сплаве может достигать 30%. Хром, аналогично никелю, титану, марганцу и молибдену обеспечивает антикоррозийную защиту, но одновременно влияет на другие свойства, снижающие уровень свариваемости.

Проводить сварочные работы нержавеющей стали необходимо с учетом следующих особенностей сплава:

• Высокий коэффициент линейного расширения. Это свойство всегда приводит к существенной деформации свариваемых элементов. В ситуациях, когда соединяются толстые детали и не предусматривается зазор, деформация способна способствовать возникновению больших трещин.
• Невысокая теплопроводность. Эта характеристика до 2 раз ниже, чем в случае с низкоуглеродистыми сплавами. Подобное свойство приводит к сквозному проплавлению деталей (особенно тонких) даже при незначительных силах тока.
• Межкристаллическая коррозия. В процессе значительного нагревания (более 500°С) в нержавейке происходит такой процесс. Характеризуется он тем, что в структуре металла возникает прослойка, состоящая из карбида хрома и железа. Исключается подобный фактор путем щепетильного выбора режимов сваривания и проведением дополнительного охлаждения соединяемых элементов, например, водой. Но при этом следует учитывать, что использовать для охлаждения воду возможно исключительно в случае с обработкой хромоникелевой стали с аустенитной структурой.

Существует и еще один негативный фактор, влияющий на результативность работы. Низкая теплопроводность и повышенное электрическое сопротивление способствуют сильному нагреву электродов с хромоникелевым составом. Для исключения данного негативного влияния варить нержавеющую сталь необходимо соответствующими электродами длиной до 35 сантиметров.

Как подготовить металл

Сваривать сплав можно как обычным дуговым, так и аргонодуговым сварочным аппаратом. Однако вне зависимости от способа необходима предварительная подготовка заготовок. Процесс подразумевает выполнение следующих операций:

1. Очищение от загрязнений.
2. При соединении тонких пластин (0,5-1,5 мм) необходимо плотно прижать друг к другу.
3. При сваривании деталей толщиной более 4 миллиметров необходимо провести разделку кромок, которая нужна для лучшего проваривания, так как швы получаются чуть шире и глубже. Осуществляется с помощью УШМ или напильника.
4. Выставить зазор в 1-2 миллиметра.
5. При стыковании деталей более 7 миллиметров желательно их прогреть.
6. Для надежной фиксации в процессе работы рекомендуется использовать струбцины или прихватки.
7. Начало сваривания.

Способы сваривания нержавеющей стали

Соединение деталей из нержавейки может проводиться по нескольким технологиям:

• Аргонодуговая – применяются вольфрмовые электроды и режимы работы AC/DC TIG.
• Ручная дуговая (режим ММА).
• Полуавтоматическая электросварка с использованием защитной аргоновой среды (режим MIG). При этом используется проволока из нержавейки.
• Холодная сварка. Процесс не предполагает нагревание и плавление сплава при его соединении. Стыковка производится под воздействием значительного давления.

Из перечисленных методов некоторые весьма распространены, а отдельные не очень. В каждом конкретном случае решение о выборе способа сварки принимается в соответствии с текущими условиями и требованиями к конечному итогу.

Ручной и полуавтоматический способ с использованием аргона (AC/DC TIG, MIG)

При ручном сваривании нержавейки используются вольфрамовые электроды. Благодаря подобной технологии даже в домашних условиях возможно получить качественное и надежное соединение, даже довольно тонких. Сваривание подобными электродами зачастую осуществляется труб из нержавеющей стали, которые транспортируют разнообразные газы или жидкости.

Метод обладает некоторыми нюансами.

• Для исключения попадания вольфрама (из электрода) в зону сварочной ванны дуга поджигается бесконтактным способом. Если на заготовке это провести невозможно, то дуга поджигается в стороне и не торопясь перемещается на свариваемые детали.
• Проводиться работа может на аппарате как с постоянным, так и переменным током.
• Режим выбирается в соответствии с толщиной заготовок. Сюда относится выбор толщины электрода из вольфрама, типа проволоки для присадки, род тока, скорость подачи защитной среды (газа) и скорость проведения работы.
• Важным моментом является то, что степень легирования проволоки для присадки должна быть больше, чем у свариваемой нержавейки.
• Во время сварки нельзя проводить колебательные движения электродом. В противном случае нарушается сварочная зона, а металл начинает окисляться.

Работая по подобной технологии возможно снизить расход электрода из вольфрама. Необходимо лишь после завершения сварки на протяжении секунд 15 не прекращать подачу защитного газа. Благодаря этому раскаленный электрод защищается от активных процессов окисления.

Полуавтоматическая сварка нержавеющей стали, по-большому счету, не отличается от ручной работы. Главным различием будет подача присадочной проволоки специальным оборудованием. Именно частичная автоматизация процесса позволяет увеличить точность сварки и скорость проведения работы.

Ручная дуговая

Является наиболее распространенным способом сваривания нержавеющей стали. Он не отличается высокой сложностью и доступен для выполнения в домашних условиях. Однако одновременно не позволяет добиться идеальных швов.

Для проведения работ потребуется инвертор. Чтобы качественно провести задуманную операцию с приемлемым качеством соединения необходимо приобрести специальные электроды для нержавейки. Их можно разделить на 2 вида:

• Имеющие рутиловое покрытие. Позволяют работать с постоянным током обратной полярности, формируют условия для незначительного разбрызгивания металла, поддерживают стабильное горение дуги.
• Имеющие покрытие из карбоната магния и кальция. Аналогично предыдущим работают с обратной полярностью на постоянном токе.

Для того, чтобы разобраться с каким рабочим элементом начинать работать следует обратиться к ГОСТ 10052-75. Именно в нем рассматриваются подобные расходники и определяется тип для определенного вида металла или сплава. Для правильного выбора потребуется определить тип нержавейки, с которой придется работать.

Полуавтоматическая в среде аргона

Нержавеющая сталь может свариваться и полуавтоматом. В общем процедура будет выглядеть более изящной и позволять отлично сваривать детали любых толщин. В качестве источника тока может выступать инвертор или выпрямитель с постоянным напряжением. Масса будет размещаться на деталях, а плюсовой контакт – на специальной горелке.

Горелка представляет собой устройство, которое одновременно осуществляет подачу в рабочую зону сварочного тока и защитного газа. Присадочным материалом выступает специальная проволока, подающаяся в автоматическом режиме.

Важной особенностью является то, что присадочная проволока должна быть из такого же материала, как и свариваемые элементы. Сечение и скорость подачи определяются в зависимости от толщин деталей и их размещения в пространстве. Для комфортной работы рекомендуется использовать следующие значения:

В промышленных условиях при необходимости создания особо прочного шва, стойкому к химически агрессивному воздействию, применяется порошковая проволока. Она обладает трубчатым сечением, а внутри размещается флюс, с помощью которого дополнительно защищается зона сваривания. После того, как наложение шва окончено, застывший флюс образует защитную поверхность.

Стоимость полуавтоматических аппаратов выше, чем инверторов. При этом потребуется дополнительное оборудование (баллон с газом, редуктор, шланги) и навыки работы с ним. Однако подобная технология работы позволяет увеличить скорость сваривания и улучшить качество шва.

Холодное сваривание

Этот метод единственный, который не предполагает применение специальных аппаратов и устройств, а также нагрева деталей.

По своей сути, это разновидность двухкомпонентного клея со специальными присадками.

Холодную сварку в основном применяют во время ремонта трубок, емкостей из нержавеющей стали. Может использоваться как в сухих емкостях, так и заполненных жидкостью.

Производится в форме трубочки. Процесс применения очень прост: поверхность очищается от загрязнений и наносятся заметные царапины. Для улучшения сцепления поверхностей рекомендуется провести обезжиривание. От трубки отделяется небольшая часть, которая соответствует размеру образовавшегося отверстия или трещины. Далее необходимо размять кусочек в руках и разогреть его. После этого наносится в достаточном объеме на трещину. Следует обратить внимание на то, что наносить тонким слоем не стоит, так как после высыхания она может раскрошиться. Лучше разместить кусок с запасом по толщине. По завершению застывания нужно провести полировку.

Работа с холодной сваркой и нержавейкой имеет свою нюансы:

• Временный эффект. Материал можно использовать в качестве временного устранения в неотложном случае. Спустя определенное время произойдет разрушение состава и отверстия появятся вновь.
• Не эффективна с разнородными материалами.
• Не подойдет для соединения двух деталей. Прикладываемые нагрузки на швы будут критические и в итоге разрушать их.

Однако за счет низкой цены, малого расхода и простой технологии работы повышают удобство данного метода.

Сваривание разнородных металлов с нержавейкой

При необходимости соединения сварным швом разнородных сплавов следует учитывать физико-химические свойства каждого из них и подбирать соответствующие режимы работы и расходные элементы. Именно присущие свойства каждого металла будут передаваться швам, а если какая-либо составляющая будет выгорать, то характеристики станут передаваться неравномерно.

Разберем нюансы сварочного соединения в домашних условиях латунных, медных и титановых деталей.

Главной особенностью титана является то, что металл обладает высокой прочностью, стойкостью к агрессивным средам, жаростойкостью и пластичностью. В сварных швах титана с разнородными сплавами будет присутствовать водород. Это оказывает негативное воздействие и способствует растрескиванию, особенно если дополнительно включается азот.

Технология сварки титана с нержавейкой выглядит следующим образом:

• В соответствии с ГОСТ необходимо защитить место сваривания от насыщения газами и понижение уровня азота до 0,05%.
• Может использоваться дуговая сварка в защитном газе или точечная контактная. Промышленность задействует также лазерные сварочные аппараты.
• В качестве присадки применяется специальная проволока для соединения титановых деталей.

Соединение медных деталей с нержавеющей сталью также сопровождается техническими сложностями в связи с невысокой температурой плавления меди и ее высоким уровнем поглощения веществ в газообразных состояниях. Эти свойства значительно осложняют проведение сваривания толстых медных деталей обычными электродами даже с использованием защитных газов.

Наиболее перспективным способом будет использование вольфрамовых электродов в аргоновой среде. Однако в отдельных случаях медную проволоку можно использовать в качестве присадки, так как она способствует улучшению качества сварных швов. Иногда можно вместо аргона применять азот. Правда в этом случае вольфрамовый электрод расходуется быстрее, что снижает экономическую целесообразность использование азота. Наибольшая эффективность достигается при совместном использовании вольфрамовых электрод в аргоновой среде, а в азотной – графитовых.

Процесс сварки латуни с нержавейкой весьма затруднен. Латунь обладает значительным количеством цинка, снижающего прочность соединений с любыми разнородными сплавами. Прочность соединения минимальна. В этом случае целесообразнее проводить пайку. Нержавеющая сталь с латунными деталями может соединяться с помощью легкоплавких припоев, но их расход будет чувствительным. При этом образовавшееся соединение не будет иметь свойств, присущих латуни, поэтому будет обладать достаточной прочностью.

Как исключить дефекты при сварке

Процедура сваривания нержавейки обладает своими особенностями. Без их учета и проработки могут возникать определенные дефекты на сварных швах и отрицательные свойства. Например, спустя определенное время в определенных точках вокруг швов могут возникать очаги «ножевой» коррозии.

Итогом воздействия повышенной температуры становится возникновение горячих трещин. Они формируются из-за того, что сварные швы обладают аустенитной структурой. Хрупкость швов объясняется продолжительным влиянием повышенных температур и стигматации.

Для исключения возникновения горячих трещин используется специальные присадочный материал, добавляющий шву прочности. В этом случае процентное содержание феррита в сплаве будет составлять не менее 2%. Для этих же целей используется дуговая сварка и малую длину дуги. Не нужно кратер сварочной ванны выводить на основную плоскость металла.

Автоматический сварочный процесс целесообразно проводить при небольшой скорости. Оптимально провести работу с меньшим количеством подходов. Благодаря повышению скорости и работе с короткой дугой значительно снижается риск возникновения деформации, а также достигается экономия на материале. Максимальная скорость сваривания нержавеющей стали способствует увеличению стойкости к коррозийным явлениям.

Представленные видео помогут разобраться с самыми актуальными способами сваривания нержавеющей стали: при помощи электродов и инвертора и инвертором с защитным газом – аргоном. Исходя из планируемого конечного результата, вы обязательно подберете оптимальный для себя.

oxmetall.ru

Сварка нержавейки - самые популярные способы

С нержавеющей сталью каждый человек встречается каждый день — из нее сделано множество вещей, от кухонной посуды до архитектурных деталей зданий, оград, турникетов и сложного промышленного и торгового оборудования. Но только сварщики и инженеры знают, насколько сложна сварка нержавейки. Это своеобразный «высший пилотаж» в сфере сварки металлов плавлением.

Все дело в химических особенностях нержавеющей стали. Этот металл создан довольно давно — более 100 лет назад. Даже известно имя одного из его создателей — англичанин Гарри Бреарли. При исследовании металлов для оружейного производства, он обнаружил, что при добавлении в обычную легированную сталь хрома в количестве выше 11%, сплав получает особые свойства — абсолютно не боится коррозии.

Дело в том, что хром при контакте с кислородом образует очень прочный оксид, который покрывает всю поверхность металла и не допускает возникновения любых химических реакций как при комнатной температуре, так и при нагревании и плавлении. Современные марки нержавейки содержат хрома от 11 до 30% и совершенно по разному ведут себя по отношению к свариванию — от довольно хорошо свариваемых, до практически несвариваемых.

То есть соединять детали в принципе можно, но необходимо знать, как варить нержавейку, какие инструменты и способы применять в каждом конкретном случае, как подготовить зону шва и чем шов обрабатывать по окончании сварки. Именно о методах сварки нержавеющей стали расскажет эта статья.

Виды нержавеющей стали

Промышленная и бытовая сварка листовой и профильной нержавейки требует правильного выбора способа работы. Он определяется видом металла. По основным свойства нержавейка классифицируется на:

• Аустенитную;
• Мартенситную;
• Ферритную.

Аустенитная названа так по основной фазе. Это сплавы с высоким содержанием хрома и никеля. Пример — всем известная пищевая сталь AISI 304 (08Х18Н10 по ГОСТ), активно использующаяся при изготовлении посуды, различных архитектурных деталей, дымоходов, ложек и вилок. Содержит 18% хрома и 10% никеля. Стали аустенитного типа немагнитные, пластичные, химически стойкие и прочные механически.

Мартенситные стали отличаются спецификой внутренней структуры, заметной под микроскопом. Отличаются низким содержанием углерода (сотые доли процента) и хрома до 12%. Металлы очень твердые, но хрупкие, применяются для изготовления режущих инструментов или бытовых вещей, турбин и крепежей, которые используются в слабоагрессивной среде. Широко распространена при производстве алкогольных напитков. После термообработки получают необходимую ударную вязкость и жаропрочность.

Пример — AISI 410 (12Х13 по ГОСТ). Содержит 13% хрома и 0,10-0,12% углерода. Устойчива к серным соединениям.

Ферритные — стали со средним содержанием хрома, не закаляются и очень устойчивы к агрессивной среде (кислотам, солям). Они менее пластичны, чем аустенитные и не такие хрупкие, как ферритные. Пример — AISI 430 (12Х17 по ГОСТ). Хрома — 17%, углерода — 0,10-0,12%. Относится к классу трудносвариваемых. Применяется в машиностроении для изготовления втулок, валов, штуцеров.

Как сваривать нержавеющую сталь

Широкое распространение этого вида металла привело к активной разработке методов сваривания. Сварка нержавеющей стали производится практически всеми наиболее распространенными способами — ручной дуговой MMA, вольфрамовым электродом в атмосфере аргона TIG, полуавтоматами в инертной атмосфере — MIG/MAG, лазером.

Но в отличие от обычной, углеродистой стали, при сварке нержавейки используются особые подходы, благодаря ее сложному химическому составу и физическим свойствам. Основными параметрами, затрудняющими сварку являются:

• температура плавления ниже, чем у углеродистых сталей;
• значительное тепловое расширение;
• низкая теплопроводность.

Как правило, нержавеющая сталь перед сваркой прогревается. Не требуют нагрева сплавы с содержанием углерода менее 0,20%. Но детали из металла толщиной более 30 мм следует нагреть до температуры около 150 0С. Низкая теплопроводность требует снижения силы сварочного тока на 15-20% — металл плохо проводит тепло и может прогорать в зоне сварки.

ММА-сварка

Ручная дуговая сварка ММА производится с использованием двух типов электродов. Первые — с основным покрытием (карбонаты кальция и магния) применяются при сварке постоянным током на обратной полярности (электрод подключен к положительному полюсу аппарата).

Вторым типом электродов, рутиловыми, сварить нержавейку можно как при переменном, так и при постоянном токе обратной полярности. При работе с нержавейкой эти электроды намного удобнее, чем основные — меньше разбрызгивается расплав и лучше держится дуга. Оба вида электродов используются в любом пространственном положении, но рутиловые лучше всего работают в нижнем.

TIG-сварка

Аргонодуговой метод используется при сварке тонкой листовой стали. Производится в полностью аргоновой или аргоно-гелиевой атмосфере. В большинстве случаев используется нержавеющая присадочная проволока с ручной или автоматической подачей.

MIG MAG-сварка

Сварочные работы в полуавтоматическом режиме производятся в атмосфере смеси газов 98%Ar / 2%CO2. Иногда вместо углекислого газа используют кислород в том же процентном отношении. При этом несколько улучшаются параметры шва. Варить полуавтоматом можно как объемные детали, так и тонкую нержавейку. От остальных методов MIG/ MAG отличается высокой скоростью и точностью шва.

В этом виде сварки используются различные техники:

• короткой дугой;
• со струйным переносом;
• импульсной.

Короткая дуга, как правило, используется при работе с тонкими металлами, струйный перенос — с более габаритными элементами.

Наиболее управляемый и поддающийся тонкому контролю — импульсный метод. Металл в сварочную ванну полается по каплям, благодаря чему происходит уменьшение среднего тока дуги, а, значит, и поступление тепловой энергии в зону сваривания. Зона термического влияния становится уже, что очень важно при низкой теплопроводности металла.

При импульсной сварке практически исключено появление брызг, что очень важно при необходимости получения точного шва, например, при изготовлении емкостей или декоративных элементов.

Сварка нержавейки при помощи лазера

Промышленная лазерная сварка нержавейки требует специального оборудования. В бытовых условиях она практически не реализуется. Основными преимуществами этого способа является отсутствие явления снижения прочности в зоне отпуска, если сталь была термически упрочнена. Также исключается появление одного из самых распространенных дефектов сварки нержавейки — термических трещин.

При лазерной сварке швы остывают намного быстрее, а размеры зерна получаются мельче. Сварка лазером нержавеющей стали производится как точечным, так и шовным методом. Быстрота и точность воздействия сфокусированного луча на металл не допускает возникновения оксидной пленки на поверхности расплава, соединение получается исключительно прочным. Сваривается нержавеющая сталь лазером только встык — термические напряжения, которые могут возникнуть при соединении внахлест, значительно ухудшают общую прочность конструкции.

Подготовка и финишная обработка

Качество сварки нержавейки, как и любых других металлов, зависит от подготовки зоны сваривания. Металл должен быть тщательно очищен от жира, пыли и грязи, промыт ацетоном или высокооктановым бензином и просушен. Металлической щеткой необходимо зачистить кромки деталей до характерного блеска.

Сварка нержавейки имеет свои особенности — высокий коэффициент термического расширения может вызвать появление холодных трещин, если детали сдвинуть очень плотно. Между ними необходимо оставить небольшой зазор, ширина которого определяется по справочнику или опытом сварщика.

Зачистка сварочных швов нержавеющей стали — обязательный этап завершения работ. Она производится механическим или химическим способом. Основная цель — удалить сажу и окалину, очистить зону шва от различных примесей, которые мешают образованию полноценной оксидной пленки.

Перед тем, как зачистить сварочный шов на нержавейке, необходимо тщательно осмотреть его на предмет появления трещин или иных видимых дефектов. При бытовой сварке нет необходимости в использовании дефектоскопической аппаратуры, но при промышленной — она должна применяться в обязательном порядке.

Травление кислотами производится на всех марках стали при помощи соляной и серной кислот. После обработки шва необходимо промыть зону работ чистой водой. В домашних условиях кислотное травление производится редко, более распространен механический способ.

Механическая обработка производится способом очистки металлической щеткой и обработкой мелкозернистой наждачной бумагой. Если есть возможность — обработать пескоструйным аппаратом. После механической обработки следует нанести на шов пассивирующий раствор.

Шлифовка и полировка зоны шва и поверхности изделия целиком производится при помощи полировальных и шлифовальных кругов с различными типами поверхности. Из инструментов при этом используется болгарка или вибрационные шлифмашинки.

Сварочные работы с нержавейкой имеют много особенностей и тонкостей. Если вы обладаете практическим опытом сварки нержавейки — поделитесь им на страницах нашего сайта. Ждем ваших писем и сообщений.

wikimetall.ru

Сварка нержавейки своими руками | Строительный портал

Металлург Гарри Бреарли из Англии в 1913 году при работе над проектом, связанным с улучшением оружейных стволов, обнаружил случайно, что добавление в низкоуглеродистую сталь хрома придает ей способности сопротивляться кислотной коррозии. Добавление в сталь хотя бы 12% хрома делает её коррозионностойкой и нержавеющей, а увеличение содержания хрома до 17% делает её стойкой к агрессивной среде.

Содержание:

1. Свойства нержавеющей стали
2. Состав нержавеющей стали
3. Разновидности нержавейки
4. Виды аустенитной нержавейки
5. Свариваемость нержавейки
6. Особенности сварки нержавейки
7. Ручная сварка нержавейки покрытыми электродами
8. Сварка вольфрамовыми электродами в среде аргона
9. Механические методы обработки нержавейки
10. Профилактика дефектов после сварки

 

Свойства нержавеющей стали

Согласно классификации нержавеющие стали принято относить к высоколегированным сталям, что являются устойчивыми к коррозии. Хром, который содержится в стали, при взаимодействии с кислородом образует невидимый и тонкий слой оксида хрома, который называют оксидной пленкой.

Атомы хрома и их оксиды имеют подобные размеры, поэтому они вплотную примыкают между собой на поверхности металла и образуют стабильный слой, который имеет толщину всего лишь в несколько атомов. Если поцарапать или порезать поверхность нержавеющей стали, то оксидная пленка разрушится. Однако вместе с этим создаются новые оксиды, которые восстанавливают поверхность и защищают ее от окислительной коррозии.

Благодаря своим прочностным и антикоррозионным характеристикам, нержавеющие стали активно применяются в промышленности и быту. Изделия, что изготовлены из нержавейки, вы можете встретить везде, - начиная от кухни в каждой квартире и заканчивая цехами-гигантами химического производства.

Оборудование для сварки нержавейки в современном мире позволяет создавать такие сложные изделия, как разнообразные конструкции с нержавейки высокой прочности, перила для лестниц, нержавеющие трубы, листы, сетки, полосы, уголки, нержавеющие баки самого разнообразного назначения, нержавеющие вешалки.

Нержавеющая сталь вместе со стеклом и некоторыми синтетическими материалами является почти незаменимым материалом для создания оборудования для обработки и транспортировки пищевых продуктов, изготовления хирургического инструмента, разнообразных металлических конструкций. Это объясняется высокими гигиеническими, токсикологическими и эстетическими требованиями.

Гигиена в пищевой отрасли имеет высочайшее значение. Существуют конкретные требования, которые касаются смываемости тяжелых металлов с такого оборудования, которое постоянно находится в контакте с пищевыми продуктами. Марками нержавейки, которые используются в пищевой промышленности, выступают AISI 304 и 316.

Состав нержавеющей стали

В составе нержавейки основным легирующим элементом выступает хром с содержанием 12 - 20%. Если содержание хрома составляет больше 17%, такие сплавы являются коррозионностойкими в агрессивных и окислительных средах.

В составе нержавеющей стали также присутствуют элементы, которые отвечают за специфические физико-механические и увеличивающие антикоррозионные свойства нержавейки: никель, молибден, ниобий, титан и марганец. Ниобий, молибден и хром увеличивают коррозионную стойкость, а никель уменьшает теплопроводность и электропроводность стали.

Нержавеющая сталь по химическому составу бывает хромистой, хромоникелевой и хромомарганцевоникелевой. Хромистая нержавейка применение нашла в качестве конструкционного материала для изготовления клапанов гидравлических прессов, арматуры крекинг-установок, турбинных лопаток, режущих инструментов, пружин и прочих предметов быта.

Хромоникелевая нержавейка используется в различных отраслях промышленности. Отмечаются такие свойства нержавеющей стали аустенитного класса. Благодаря собственной структуре поверхность нержавеющей стали считается высококачественной и не нуждается в дополнительной обработке для использования в пищевой промышленности.

Хромоникелевая аустенитная нержавейка не способна магнититься, что позволяет её легко отличить от прочих сплавов, а также применять подобное свойство в промышленности. Особо отличается сталь 12Х18Н10Т, которая используется для сварных конструкций, бытовых приборов, в архитектуре и строительстве зданий различного назначения.

Разновидности нержавейки

Выделяют три основных вида нержавеющей стали - аустенитная, ферритная и мартенситная нержавейка. Эти типы определяются микроструктурой нержавеющей стали, а также преобладающей кристаллической фазой.

Аустенитные стали в качестве основной фазы имеют аустенит. Подобные сплавы содержат никель и хром, иногда азот и марганец. Самой известной нержавеющей сталью аустенитного класса является 304 сталь, которую называют иногда T304, с содержанием 18-20% хрома и 8-10% никеля. Подобное содержание элементов делает нержавеющую сталь немагнитной и придает ей высокие коррозионные свойства, пластичность и прочность, благодаря чему они используются повсеместно в различных областях промышленности.

Ферритные стали в качестве основной фазы имеют феррит. Данные стали содержат хром и железо. Основной вид подобной нержавеющей стали – сталь 430, что содержит 17% хрома. Ферритные стали являются менее пластичными, чем аустенитная сталь. Стали не закаляются посредством термической обработки и, как правило, применяются в агрессивной среде.

Мартенситные стали имеют характерную микроструктуру, которую наблюдал впервые микроскопист Адольф Мартенс из Германии в 1890 году. Мартенситная нержавеющая сталь является низкоуглеродистой сталью, основным видом среди которой является сталь 410, что содержит 12% хрома и около 0,12% углерода. Мартенсит способен придавать стали высокую твердость, однако вместе с этим снижает ее жесткость и делает её хрупкой. Поэтому этот тип стали используется в слабоагрессивной среде, к примеру, при изготовлении режущих инструментов и столовых приборов.

Виды аустенитной нержавейки

Виды сталей самой популярной аустенитной группы обозначают дополнительным номером, указывающим на химический состав:

• Нержавеющая сталь A1, как правило, используется в подвижных и механических узлах. Из-за высокого содержания серы подобная сталь имеет низкое сопротивление коррозии, чем прочие типы нержавейки.
• Нержавейка A2 является самой распространенной, нетоксичной, немагнитной, незакаливаемой, устойчивой к коррозии сталью, которая легко поддается сварке и после этого не становится хрупкой. А2 проявляет магнитные свойства после механической обработки. Крепежи и изделия из нержавейки A2 не подходят для применения в кислотах и средах, которые содержат хлор, к примеру, в соленой воде и бассейнах. Пригодна А2 для температуры вплоть до минус 200 градусов по Цельсию.
• Сталь A3 отличается похожими свойствами, как и нержавейка A2, и стабилизирована дополнительно титаном, танталом и ниобием. Это улучшает ее качества сопротивления против коррозии при высокой температуре.
• Нержавеющая сталь A4 является похожей на нержавейку A2, но в своем составе имеет 2-3% молибдена. Это придает ей в большой степени высокие способности сопротивляться кислоте и коррозии. Такелажные изделия и крепеж из A4 применяются в судостроении. Пригодна нержавеющая сталь А4 для температуры до минус 60 градусов.
• Нержавейка A5 имеет похожие свойства, которые присущи стали A4, и дополнительно стабилизирована танталом, ниобием и титаном, но с разным содержанием легирующих добавок для повышения ее сопротивляемости высоким температурам.

Свариваемость нержавейки

Перед тем, как приступить к сварке нержавейки своими руками, рекомендуется ознакомиться с ее особенностями. Сварка нержавейки является достаточно трудным занятием, которое зависит от многих параметров. Наиболее важным среди них выступает свариваемость - способность металла образовывать сварное соединение, материал шва которого имеет аналогичные или близкие механические свойства к металлу основы.

На свариваемость нержавеющей стали влияет ряд характеристик, которыми она обладает:

• Большое значение показателя линейного расширения и существенная литейная усадка, которая возникает из-за этого, высокая литейная усадка способствуют росту деформации металла при сварке и после нее. Если между свариваемыми деталями, обладающими значительной толщиной, отсутствует достаточный зазор, то могут образоваться огромные трещины.
• Теплопроводность, что снижена по сравнению со сталями низкоуглеродистыми в 1,5 — 2 раза, способна вызывать концентрацию теплоты и усиливать проплавление металлов в зоне сварки. При сварке нержавейки из-за этого возникает потребность уменьшения силы на 15 — 20% тока по сравнению с током для обычной стали.
• Высокое электрическое сопротивление провоцирует очень сильный нагрев электродов из высоколегированной стали. Чтобы уменьшить отрицательный эффект, изготовляют электроды с хромоникелевыми стержнями, которые имеют длину не больше 350 миллиметров.
• Важным свойством нержавейки выступает склонность высокохромистой стали к потере собственных антикоррозийных свойств при применении неправильного термического режима или неправильном использовании аппарата для сварки нержавейки. Данное явление называют межкристаллитной коррозией. Его природа заключается в том, что при температурах больше 500 градусов по Цельсию по краям зерен формируется карбид хрома и железа, которые становятся впоследствии очагами коррозионного растрескивания и самой коррозии. С подобными явлением борются различными методами, к примеру, с помощью быстрого охлаждения места сварки любой методикой, вплоть до поливания водой, для уменьшения потерь коррозионной стойкости.

Особенности сварки нержавейки

При сварке нержавейки рекомендуется учитывать некие отличия её физических свойств от характеристик углеродистого проката. К примеру, стоит брать во внимание, что уделенное электрическое сопротивление приблизительно в 6 раз больше, на 100 градусов меньше точка плавления, теплопроводность достигает одной трети от аналогичного показателя углеродистого проката. Показатель теплового расширения по длине составляет на 50% больше.        

Сварку нержавейки в домашних условиях выполняют разными методами. Ручную дуговую сварку нержавейки вольфрамовыми электродами в инертной среде обычно применяют, когда толщина материала составляет больше 1,5 миллиметров. Для сварки труб и тонких листов используют дуговую сварку плавящимися электродами в инертном газе.             

Импульсная дуговая сварка плавящимися электродами в инертном газе предназначена для листов, которые имеют толщину 0,8 миллиметра. Сварка короткой дугой плавящимися электродами в инертной среде прописана для листов, толщина которых 0,8-3,0 миллиметра, а сварка со струйным переносом металла плавящимися электродами в инертном газе - для листов, что имеют толщину больше 3,0 миллиметров.

Плазменная сварки нержавеющей стали может использоваться для широкого диапазона толщины и применяется в наше время достаточно широко. Дуговая сварка нержавейки под флюсом предназначена для материалов, толщина которых больше 10 миллиметров. Однако самыми популярными методами остается технология сварки нержавейки покрытыми электродами, вольфрамовыми электродами в среде аргона и аргонная полуавтоматическая сварка нержавеющей проволокой.

Подготовка кромок нержавеющих деталей практически не отличается от подготовки изделий из стали низкоуглеродистой, за исключением одного нюанса – в сварном стыке должен быть зазор для обеспечения свободной усадки швов.

Поверхности кромок перед сваркой принято зачищать до блеска стальной щеткой и промывать растворителем – к примеру, авиационным бензином или ацетоном для удаления жира, который вызывает появление в шве пор и уменьшение устойчивости дуги.

Ручная сварка нержавейки покрытыми электродами

Сварка нержавеющей стали покрытыми электродами способна обеспечить без особых проблем приемлемое качество швов. Поэтому если вы не предъявляете к сварному соединению особых требований, искать другой способ сварки нержавейки нет резона.

К покрытым металлическим электродам для ручной дуговой сварки нержавеющей стали относят электроды особого состава ОЗЛ-8, НИАТ-1, ЦЛ-11. Выбирать рекомендуется электроды, обеспечивающие основные эксплуатационные характеристики сварного соединения – высокие механические свойства, значительную коррозионную стойкость и жаростойкость.

Сварку принято производить с помощью постоянного тока обратной полярности. Стремитесь к меньшему проплавлению шва, техника сварки нержавейки предполагает использование электродов, которые имеют небольшой диаметр, при минимальной тепловой энергии. При сварке нержавеющей стали сила тока должна быть примерно на 15-20% меньше, чем для обыкновенной стали.

Использование большого тока из-за низкой теплопроводности и высокого электрического сопротивления электродов может спровоцировать перегрев их покрытия и даже отваливание отдельных кусков. Электроды для сварки по данной причине отличаются высокой скоростью плавления, по сравнению с обычными стальными. Приступая к сварке нержавейки впервые, нужно к этому быть готовым.

Чтобы сохранить коррозионные характеристики шва, необходимо обеспечить его ускоренное охлаждение при использовании для этого медных прокладок или обдувания воздухом. Если сталь причисляется к хромоникелевым сталям аустенитного класса, вы можете использовать для охлаждения воду.

Сварка вольфрамовыми электродами в среде аргона

Сварку нержавеющей стали данным методом применяют в ситуациях, когда свариваемый металл очень тонкий или предъявляются к сварному соединению повышенные требования качества. Нержавеющие трубы, которые используются для перемещения под давлением жидкостей или газов, сваривать лучше всего именно вольфрамовыми электродами в инертной среде.

Сварку проводят в среде аргона постоянным или переменным током прямой полярности. Желательно использовать в качестве присадочного вещества проволоку, которая имеет более высокий уровень легирования, чем главный металл. Выполняют работу электродами без колебательных движений, иначе можно нарушить защиту зоны варки, что провоцирует окисление металла шва и увеличивает стоимость сварки нержавейки.

Обратную сторону шва защищают поддувом аргона от воздуха, однако нержавеющая сталь к защите обратной стороны не является такой критичной, как титан. Исключите попадание вольфрама в сварочные ванны. Поэтому целесообразно применять бесконтактный поджог дуги или проводить зажигание дуги на графитовой или угольной пластинке, перенося ее на основной металл.

После окончания процедуры с целью меньшего расхода вольфрамового электрода защитный газ сразу не выключайте. Это следует делать спустя определенное время - 10-15 секунд. Это поможет исключить интенсивное окисление нагретых электродов и продлить срок его службы.

Механические методы обработки нержавейки

Помните, что использовать разрешается только такие рабочие принадлежности, которые предназначаются для обработки нержавеющего проката, и которые вы видели на видео о сварке нержавейки: специальные шлифовальные ленты и круги, щетки из нержавеющей стали, нержавеющие дроби.

Травление считается самой эффективной методикой дальнейшей обработки сварных швов. Если правильно выполнить травление, то вы сможете устранить зону с низким содержанием хрома и вредный оксидный слой. Травление выполняют посредством погружения в кислоту, покрытия пастой или поверхностного нанесения зависимо от условий.

При травлении чаще всего используют смешанную кислоту: азотную и фтористоводородную кислоту в таких пропорциях – от 8 до 20% азотной кислоты и 0,5 – 5% фтористоводородной кислоты, вода выступает в качестве остального компонента. В народе с этой целью используют крепкий настой чая.

Время травления нержавеющего аустенитного проката зависимо от концентрации кислоты, температуры, сорта проката, толщины окалины. Помните, что кислотоупорный прокат нуждается в более продолжительном времени обработки, чем нержавеющий прокат. Доведение уровня шероховатости сварных швов до соответствующего показателя главного листа посредством полирования или шлифования после процедуры травления повышает еще более стойкость конструкции к коррозии.

Профилактика дефектов после сварки

Процесс нержавеющей стали имеет некие особенности. Если их не учитывать особенностей сварки нержавейки, в итоге возникнут некоторые дефекты сварных швов и нежелательные эффекты. К примеру, через определенное время после процедуры в области сварных швов может формироваться так называемая «ножевая» коррозия.

Результат воздействия высокой температуры – горячие трещины, которые возникают из-за аустенитной структуры сварных швов. Причина хрупкости швов кроется в длительном воздействии высокой температуры, а также стигматации.

Чтобы предотвратить возникновение горячих трещин, принято использовать присадочные материалы, которые позволяют формироваться прочным швам. Содержание феррита при этом составляет не меньше 2%. Также с этими целями рекомендуется проводить дуговую сварку с малой длиной дуги. Не следует кратеры выводить на основной металл.

Автоматическую сварку принято осуществлять при уменьшенных скоростях. Лучше всего сделать меньше подходов. Увеличение скорости и применение короткой дуги существенно уменьшают риски возникновения сварочных деформаций и цену сварки нержавейки. Благоприятно влияет на стойкость нержавейки к коррозии сварка на максимальной скорости.

Таким образом, нержавейка бывает разных видов и различного состава. Присутствие в металле хрома определяет основные свойства, за которые нержавейка и ценится в разных отраслях промышленности. Зависимо от конечного результата, существует много способов её сварки. Один из них обязательно подойдет и вам! 

strport.ru

Сварка нержавеющей стали (нержавейки) методы и особенности доступным языком

Сварка нержавеющей стали имеет свои отличительные особенности. Из нашей статьи вы за несколько минут узнаете много полезной информации об этом процессе. В одном месте мы собрали основные данные о методах сварки и важных нюансах при проведении работ. Читайте и применяйте полученные знания на практике. Магазин сварочного оборудования Тиберис всегда с удовольствием делится с вами секретами и рад помочь дельным советом.

Содержание

Нержавеющая сталь – что это за материал

Во все времена, главным врагом изделий из железа была ржавчина. Она способна превратить в груду бесполезного металлолома самые прочные сооружения. Из-за окисления на открытом воздухе приходят в негодность точные инструменты и разрушаются огромные конструкции.

Но чуть более века назад, людям удалось найти отличное средство от ржавчины. В 1913 году английский исследователь Гарри Брайрли создал первую в мире (по официально признанной версии) нержавеющую сталь. Она содержала в своем составе 12,8% хрома и 0,24% углерода. Хотя первые опыты со сплавами железа и хрома начали проводить еще в 1820 году.

Нержавеющая сталь обладает ярко выраженными антикоррозионными свойствами. Эти характеристики нержавейка приобретает при добавлении в ее расплав определенных металлов. Чаще всего для таких целей используют хром, никель, марганец и молибден.

Существует 3 основных группы нержавеющей стали по химическому составу:

1. Хромистые (имеют повышенную прочность) Это – самые дешевые виды нержавеющей стали. Они хуже поддаются обработке из-за низкой пластичности.
2. Хромоникелевые (отличаются большей пластичностью). Наиболее востребованная и широкая группа нержавейки. Добавление никеля стабилизирует структуру сплава и придает стали слабые магнитные свойства.
3. Хромомарганцевоникелевые. Добавление марганца в сплав увеличивает прочность, сохраняя пластичность стали.

Каждая из этих групп содержит в себе десятки и даже сотни марок нержавеющих сталей, которые могут значительно отличаться по своим свойствам. Например, хромистые стали с минимально допустимым (12-14%) содержанием хрома массово используются при изготовлении клапанов в агрегатах и производстве обычной кухонной утвари. В то же время хромистые стали с содержанием хрома 25-33% обладают великолепной жаропрочностью. Поэтому они применяются в металлургии при создании оборудования для выплавки металла.

Кроме того, нержавеющие стали различают по физической структуре. Среди множества видов, наиболее известны ферритные, аустенитные и мартенситные стали.

Где используются различные виды нержавеющей стали

Сфера применения нержавеющей стали затрагивает буквально все стороны жизни человека. Наиболее популярные хромоникелевые аутенситные стали массово идут на изготовление крепежных деталей (болтов и гаек). Из этих сплавов часто делают монеты, например, украинские 1,2 и 5 копеек. Аутенситы достаточно просто поддаются термической обработке, в том числе и сварке.

Ферритные сплавы нашли широко применение в химической промышленности. Высокая стойкость к воздействию многих видов кислот и большой температуры позволяет использовать такие виды стали для изготовления огромных резервуаров на химических предприятиях. Но сваривать изделия из ферритной стали намного сложнее. Значительная устойчивость к высоким температурам делает эти сплавы неудобными для сварки наиболее распространенными методами (MMA, MIG/MAG, TIG). Но в домашних условиях ферриты встречаются очень редко.

Мартенситные стали получили широкое распространение в производстве инструментов. Именно из мартенситных марок стали изготавливают кухонные ножи. Как и аутенситные аналоги, их сваривать можно без особых проблем.

Какими методами сваривают нержавейку

Сварка нержавеющей стали может производиться различными способами. Но наиболее часто используют 3 основные технологии:

1. Ручной дуговой сваркой плавящимися электродами (MMA). Этот метод наиболее распространен в домашних условиях, т.к. инверторы для РДС по цене доступны каждому сварщику. Отличается самым низким качеством, поэтому в промышленных масштабах практически не используется.
2. Полуавтоматической сваркой проволокой в среде защитного газа (MIG/MAG), для этого отлично подойдут сварочные полуавтоматы. Наиболее эффективный способ: быстрый, образующий ровный шов. Лучше подходит для более толстых деталей.
3. Сварку неплавящимися электродами в среде инертного газа (TIG), чаще всего используют инверторы для аргонодуговой сварки. Более предпочтителен при сварке тонких заготовок. Рекомендуется при сварке труб высокого давления..

Кроме того, сварка нержавейки может проводиться и менее распространенными способами. К ним относятся:

1. Точечная и роликовая сварка.
2. Плазменная сварка.
3. Лазерная сварка.

Но, использование этих технологий ограничивается высокой стоимостью и сложностью процесса. Поэтому их применяют исключительно при необходимости сварки деталей, требующей высокой точности или при обработке трудносвариваемых материалов.

Особенности сварки нержавеющей стали или как избежать появления дефектов при сварке нержавейки

Сварка нержавейки имеет свои нюансы, которые определяются свойствами этого материала:

1. Присутствие в составе стали хрома. Этот металл под воздействием высокой температуры реагирует с углеродом, образуя карбид хрома, тем самым снижается прочность сварного соединения. Поэтому место сварки быстро охлаждают (иногда даже обычной водой).
2. Пониженная теплопроводность. В связи с чем, силу тока сварки необходимо снизить на 15-20% по сравнению с процессом обработки обычной стали.
3. Повышенный коэффициент расширения металла. Поэтому необходимо постоянно следить за величиной зазора между свариваемыми деталями.
4. Большое электрическое сопротивление. По этой причине электроды с хромоникелевыми стержнями имеют ограниченную (до 350 мм) длину.

Эти четыре основные особенности сварки нержавейки необходимо всегда учитывать, приступая к работе. Только выполняя указанные выше условия, можно добиться качественных результатов. В противном случае – образование дефектов вам гарантировано.

Каким должно быть качественное оборудование и материалы для сварки нержавеющей стали

Выбор оборудования для сварки нержавейки нужно делать, ориентируясь на особенности этого материала.

Лучше всего использовать электроды для сварки, изготовленные из той же марки нержавеющей стали, что и свариваемые изделия. Тогда процесс расплавления металла происходит равномерно, обеспечивая качественный результат.

При сварке проволокой также необходимо подбирать ее, исходя из материала свариваемых заготовок. Главная сложность состоит в том, что определить «на глаз» конкретную марку нержавеющей стали невозможно. Для этого нужно провести сложный спектральный анализ в специализированной лаборатории. Если вы столкнулись с такой проблемой, лучше всего поискать информацию на сайте производителя свариваемого изделия.

Обработка изделий перед сваркой – что и как надо делать

Обработка изделий из нержавеющей стали перед сваркой выполняется в следующем порядке:

1. Очищается поверхность изделия от грязи. Для этого обычно используют стальную щетку.
2. Производится обработка растворителем (уайт-спиритом, специальной жидкостью или ацетоном). Отсутствие жира на поверхности детали увеличивает устойчивость дуги.
3. Свариваемая поверхность обрабатывается средством от налипания брызг. В результате после сварки необходимость механической обработки поверхности попросту отпадает.

Единственное существенное отличие подготовки изделий из нержавеющей стали состоит в необходимости наличия зазора между кромками деталей. Он обеспечивает свободную усадку.

Как обрабатывают изделия из нержавейки после сварки

Нержавеющая сталь после сварки подлежит обязательной дополнительной обработке. Игнорирование этого правила может очень быстро привести к негативным последствиям: появлению коррозии и уменьшению прочности изделия.

Предварительная обработка после сварки может выполняться такими методами:

• Механическая зачистка сварного шва. Эта операция, главным образом, предназначена для улучшения внешнего вида изделия. Производится жесткими стальными щетками.
• Пескоструйная обработка. Преследует те же цели. После ее проведения шов выглядит еще красивее.
• Шлифование. Позволяет добиться идеально ровной поверхности шва.

Но все эти способы предварительной обработки влияют лишь на внешний вид изделия. Чтобы качественно защитить место сварки от разрушения, нужны более действенные методы – пассивация и травление.

Травление – это обработка места сварки химически активными веществами (кислотами или специальными жидкостями). Кислоты разъедают окалину, которая может вызвать появление ржавчины.

Пассивация – это нанесение на место сварки спецсредства, под действием которого на поверхности металла образуется защитная пленка из оксида хрома.

Только после проведения химической обработки место сварки способно надежно противостоять коррозии.

Особенности сварки нержавейки с другими материалами

Главная опасность, которая имеется при сварке нержавеющей стали с другими материалами, таится в их смешивании. В резу

www.tiberis.ru

Характеристики нержавейки, ее свойства, преимущества, таблица технических характеристик

Содержание статьи

В современном мире нержавейка является незаменимым материалом при производстве разных разновидностей изделий. Она применяется в пищевой, медицинской, металлургической и военной промышленности.

Свойства нержавейки

Сегодня такой материала, как нержавейка является достаточно популярным при производстве многих изделий промышленного и бытового назначения. Нержавеющая сталь представляет собой материал, который производится из стали с добавлением отдельных примесей, которые замедляют или делают процесс образования коррозии на металле невозможным.

Основным достоинством нержавеющей стали является то, что она обладает высоким уровнем устойчивости к появлению ржавчины.

В зависимости от добавленных к стали элементов нержавейка может обладать разными внешними качествами и свойствами. Если каких-либо примесей будет больше или меньше, то процесс коррозии либо будет вообще невозможен, либо он появится спустя длительное время использования предметов, созданных из данного материала.

Нержавеющая сталь применяется для производства промышленного и бытового оборудования, посуды и многих других вещей, которые сталкиваются с влиянием агрессивной среды.

На промышленных предприятиях нержавейку получают путем добавления к стали таких элементов, как:

• медь,
• никель,
• хром,
• марганец.

В зависимости от того, какие виды стали производятся, определяется количество тех или иных элементов в нержавейке. Благодаря данным веществам сталь меняет свои физические и химические свойства, что позволяет использовать этот, материал для изготовления разного рода продукции.

Все добавляемые к стали элементы влияют на ее качества. Для того чтобы получить материал, устойчивый к появлению коррозии и обладающий высоким уровнем прочности, добавляется:

• молибден, 
• марганец, 
• титан, 
• никель. 

В стали также не обойтись и без таких элементов, как

• марганец, 
• фосфор, 
• сера,
• кремний,

которые являются частью железной руды. Они являются верными спутниками этого материала для производства нержавейки. На ее качества они практически не влияют.

Нержавейка сама по себе является уникальным материалом. Она не только обладает рядом преимуществ, но и отличными внешними качествами. Ее сияющая поверхность позволяет использовать этот материал в качестве декоративной отделки зданий и ограждений. Нержавеющая сталь чаще всего становится основной для создания перил для лестниц.

Таблица. Технические характеристики нержавейки.

Сталь хромоникелеваяХромистая никелевая молибденоваяЖароупорнаяХромистаяМеханические свойства при 20 градусовМеханические свойства при нагреванииТермическая обработкаДругие свойства

Тип ASTM (AISI)			304	304L	321	316	316L	316 Ti	310S	430
Удельный вес (гр/см)			7,95	7,95	7,95	7,95	7,95	7,95	7,95	7,7
Структура			Аустенитная							Ферритная
Способность электрического сопротивления при 20			0,72	0,72	0,72	0,74	0,74	0,75	0,79	0,60
Твердость по Бринеллю - НВ	отжиг НВ		130-150	125-145	130-185	130-185	120-170	130-190	145-210	135-180
	с деформацией в холодном состоянии НВ		180-330							180-230
Твердость По Роквеллу - HRB / HRC	Отжиг НRВ		70-88	70-85	70-88	70-85	70-85	70-85	70-85	75-88
	с деформацией в холодном состоянии HRC		10-35
Rm(N/mm2) - Сопротивление рястяжению c деформацией (Предел прочности)	Отжиг		500-700	500-680	520-700	540-690	520-670	540-690	520-670	440-590
	в холодном состоянии		700-1180							610-900
Rp(0,2) (N/mm2) - Предел упругости	Отжиг		195-340	175-300	205-340	205-410	195-370	215-380	205-370	250-400
	с деформацией в холодном состоянии		340-900							400-860
Отжиг Rp(1) (N/mm2) минимальный			235	215	245	245	235	255	255	275
Удлинение 50мм А(%)			65-50 50-10	65-50	60-40	60-40	60-40	60-40	60-40	30-22 20-2
Сжатие отжиг Z(%)			75-60	75-60	65-50	75-60	75-65	75-60	70-55	70-60
Ударная Вязкость	KCUL (Дж/см2)		160	160	120	160	160	120	160	50
	KVL (Дж/см2)		180	180	130	180	180	130	180	65
Упругость при различных температурах	Rp(0,2) (N/mm2)	при 300 С	125	115	150	140	138	145	165	245
		при 400 С	97	98	135	125	115	135	156	215
		при 500 С	93	88	120	105	95	125	147	155
	Rp(1) (N/mm2)	при 300 С	147	137	186	166	161	176	181
		при 400 С	127	117	161	147	137	166	171
		при 500 С	107	108	152	127	117	156	137
температура образование окалины	непрерывное обслуживание		925	925	900	925	925	925	1120	840
	прерывистое обслуживание		840	840	810	840	840	840	1030	890
Свариваемость			очень хорошая	очень хорошая	хорошая	очень хорошая	очень хорошая	хорошая	хорошая	достат. хорошее хрупкое соед.
Вытяжка			очень хорошая	очень хорошая	хорошая	хорошая	хорошая	хорошая	хорошая	достаточно хорошая

Преимущества нержавейки

Главные преимущества, которые дает использование нержавеющей стали:

• Изделия приобретают прочность. Они становятся более надежными и могут прослужить длительное время, которое составляет более десяти лет.
• Жаропрочность. Изделия могут выдерживать перепады температур и приобретают устойчивости к высоким температурам.
• Изделия становятся устойчивыми к любым условиям окружающей среды.
• Изделия производятся из экологически чистого материала.
• Изделия получаются привлекательными с точки зрения внешних характеристик.
• Изделия не подвергаются образованию ржавчины и налета.

В целом можно отметить, что применение нержавеющей стали при производстве разнообразных видов изделий является эффективным способом получения качественной продукции, которая способна прослужить долгие годы.

Виды нержавейки

На современных промышленных предприятиях производится большое многообразие вариантов нержавейки. Все они обладают различными физическими и химическими характеристиками, которые следует учитывать при выборе продукции для производства тех или иных изделий.

Практически в каждом аспекте человеческой жизнедеятельности невозможно обойтись без нержавеющей стали. Из нее производятся разные виды изделий, которые применяются не только на промышленных предприятиях или в медицине, но в быту. Электроника, посуда, медицинские инструменты, приборы для домашнего использования, оружие и многое другое производится из разных видов стали. Главным образом используются для таких целей аустенитные виды стали.

Все есть несколько видов стали, которые представлены следующими вариантами:

• Аустенитные стали. Они состоят из самой стали с добавлением примерно 20 процентов хрома, 4.5 процентов никеля.
• Дуплексные стали состоят из 25 процентов хрома, полутора процентов никеля и в некоторые марки добавляется азот в небольшом количестве.
• Ферритные стали характеризуются содержанием хрома до 29 процентов.
• Мартенситные стали содержат до 13 процентов хрома и до 4 процентов никеля.
• Иные виды сталей характеризуются тем, что в них добавляется меньшее количество хрома и никеля. Однако в них есть множество примесей разных элементов.

Внимание: При производстве нержавейки необходимо использовать согласно стандартам качества не менее 10.5 процентов хрома.

В нашей стране на производственных предприятиях используется преимущественно аустентичная сталь, которая представлена несколькими марками трехсотой и четырехсотой серий.

lkmprom.ru

Нержавеющие стали. Особенности и технические характеристики

Нержавеющие стали объединяет общая черта — содержание хрома, никеля, молибдена, титана. Механические и эксплуатационные свойства различных типов коррозионностойких сталей зависят в первую очередь от их состава и регламентируются ГОСТ5582-75. Правильный выбор марки  гарантирует длительный и успешный срок службы изделия.

Категории и технические характеристики

Постоянное увеличение использования нержавеющей стали во многих отраслях промышленности связано с ее уникальными характеристиками:

• высокое сопротивление коррозии,
• высокая прочность,
• хорошая свариваемость,
• прекрасная перерабатываемость холодной штамповкой.

Существует пять основных категорий нержавеющей стали на основании их микроструктуры: Аустенитные (Austenitic), Ферритные (Ferritic), Дуплексные, Мартенситные (Martensitic), Жаропрочные.

Аустенитные — не магнитные и в дополнение к хрому содержат никель, который увеличивает сопротивление коррозии. Аустенитные нержавеющие стали — наиболее широко используемая группа нержавеющих сталей. С повышенным содержанием хрома до 20 % — 25 % и никеля до 10 % — 20 %, аустенитные нержавеющие стали лучше сопротивляются окислению при высоких температурах и могут использоваться для изготовления элементов печей, подвергающихся высокотемпературному нагреву.

• Ферритные — магнитные, имеют низкое содержание углерода и хром как главный элемент, обычно на  уровне 13 % — 17 %.
• Дуплексные нержавеющие стали имеют смешанную, ферритно-аустенитную структуру. Содержание хрома изменяется от 18 % до 28 %, а никеля от 4,5 % до 8 %. Дуплексные сорта находят свое применение в в агрессивных хлорсодержащих средах,
• Мартенситные сорта магнитные, содержат обычно 12 % хрома и среднее содержание углерода. Они прочняются, закалкой и отпуском подобно простым углеродистым сталям, и находят поэтому применение главным образом в изготовлении столовых приборов, режущих инструментов и общем машиностроении.
• Жаропрочные стали имеют содержание хрома обычно 17 % с добавлением никеля, меди и ниобия. Поскольку эти стали могут быть упрочнены и хорошо сопротивляются процессу старения, они идеальны для шахтных насосов, шпинделей клапанов и для космической техники.
• Аустенитные и ферритные сорта составляют приблизительно 95% используемых нержавеющих сталей. Из ферритных марок наиболее широко используется марка 430, т.н. «безникелевые» нержавейки. Они имеют хорошие прочностные и механические характеристики, что обеспечивается высоким содержанием хрома и низким содержанием углерода, и низкую себестоимость по сравнению с хромо-никелевыми нержавейками.

Среди аустенитных марок широкое распространение получила марка 304, которая является наиболее универсальной и широко используемой из всех марок нержавеющих сталей. Её ещё обозначают 18-10 (пищевая).

В последние годы стали 300-й серии постепенно уступают позиции экономически более эффективным аустенитным сталям серии 200, в которых дорогостоящий никель частично заменен на марганец и азот.

Эти марки нержавеющих сталей активно производятся и предлагаются на рынке индийскими предприятиями. Ведь именно им отдается первенство в разработке этих марок.

Механические свойства нержавеющих сталей позволяют снизить толщины используемых материалов, таким образом сокращая материалоемкость без снижения прочностных характеристик. Аустенитные и Дуплексные сорта не теряют прочности и при низких температурах, и позволяют использовать меньшие толщины по сравнению с углеродистыми сталями, достигая существенной экономии.

Предлагаемые рынком листы могут иметь следующие типы поверхностей:

• матовая;
• матовое зеркало;
• зеркало;
• шлифованная;
• мелкая шлифовка;
• покрытие защитной пленкой.

 Применение нержавеющих сталей в бытовой технике

Уникальность поверхности нержавеющей стали в её плотности, она не имеет пор и микротрещин для проникновения грязи или бактерий. Простота ухода и очищения, её экологическая нейтральность и стойкость к воздействию агрессивных веществ по сравнению с другими материалами делает её незаменимой для изготовления бытовых плит и другой кухонной техники. Важным фактором является хорошая и гладкая (без изломов, неровностей и царапин) поверхность металла.

Уже сейчас существуют и, определенно, будут ужесточены в будущем строгие ограничения на растворимость тяжелых металлов, имеющихся в материале, из которого изготовлено оборудование, находящееся в контакте с пищевыми продуктами. Согласно европейским нормам, количество хрома и никеля, растворенного из стали в ходе стандартного теста по ISO 6486/1, допускается не выше 2 мг/дм2. Для аустенитных сталей количество растворенных никеля и хрома меньше чем 0,02 мг/дм2, т.е. около 1% от допустимого значения.

 К пищевым коррозионно-стойким сталям относят следующие марки

Марка стали по ГОСТ 5632-72	Аналог по ASTM А240/А 240М-05а
08Х18h20	304
08Х18Н10Т	321
12Х18Н10Е (Т)	303

 Цвета побежалости сталей

Железные сплавы, в том числе и коррозионностойкие, при нагревании покрываются тонкой пленкой железных окислов самых разнообразных цветных оттенков и появляются цвета побежалости, которые соотносятся с определенными температурами нагрева. Есть сплавы, так называемые «жаропрочные», у которых температура начала образования окислов выше, чем у других сплавов, однако такие марки не относятся к пищевым и очень дороги по причине высокого содержания никеля.

 Для углеродистой стали 

Температура нагрева	Цвет побежалости
220	светло-желтый
240	темно-желтый
255	коричнево-желтый
265	коричнево-красный
275	пурпурно-красный
285	фиолетовый
295	васильково-синий
315	светло-синий
330	серый

  Для нержавеющих сталей

Температура	12Х18Н9Т	ХН75МБТЮ
300	светло-соломенный	—
400	соломенный	светло-желтый
500	красновато-коричневый	желтый
600	фиолетово-синий	коричневый
650	синий	синий
750	—	голубой

Главное же, существенное влияние на цвет поверхности оказывает продолжительность нагрева. И действительно, более или менее продолжительной обработкой можно вызвать посинение стали при температуре более низкой, чем необходимой для появления даже соломенно-желтого цвета.

Заводы-изготовители нержавеющих сталей

В настоящий момент для потребителей и продавцов нержавеющим прокатом есть фактически три источника поставок: коррозионностойкая сталь российского производства, высококачественный металл от европейских и южно-американских производителей и прокат из Индии и Юго-Восточной Азии.

В связи с нестабильностью цен на никель в настоящее время производители переориентируются на отличные от 300-й серии марки стали. Для КНР это в первую очередь ферритные стали, не содержащие никель вовсе, для Индии и коммерческих предприятий в Китае — 200-я серия с пониженным содержанием никеля и дополнительными присадками, снижающими твердость сплава и повышающими его коррозионно-стойкие свойства.

В настоящее время рынок между сериями сталей поделен неравномерно. Наиболее широко традиционно применяется самая дорогостоящая 300-я серия (такие марки, как AISI 304, AISI 316, AISI 321, AISI 310 S, AISI 309 S и другие), наиболее ограничено применение малознакомой отечественному производителю 200-й серии. Сталь марок этой серии за последние годы в результате исследований и экспериментов претерпела значительные изменения в химии и технологическом процессе прокатки и в настоящий момент заслуживает более пристального внимания. Стали 200 группы дешевле AISI 304 приблизительно на 16-17% . Еще дешевле сталь AISI 430 (безникелевая) — порядка 50% по отношению к AISI 304. С ростом цен на никель эта разница может возрастать еще больше. Однако применение этой марки стали до сих пор остается спорным по отношению к пищевым продуктам и в медицинской технике.

Заводы-изготовители России

• Челябинский металлургический завод»,
• Волгоградский металлургический завод Красный Октябрь»,
• Ижорские заводы

Заводы-изготовители Европы

•    Acerinox, S.A. Испания,
•    Marcegaglia S.p.A, Италия,
•    Arcelor Stainless Int. Франция,
•    Outokumpu Stainless, Финляндия,
•    ThyssenKrupp, Германия.

Юго-Восточная Азия

•    Jindal Stainless, Индия,
•    Zhejiang Baocheng Stainless Steel Manufacture Co., Ltd. Китай,
•    Jiangsu Xi'erfa Group Co., Ltd.Китай,
•    YUSCO(Yieh United Steel Corp.) Тайвань,
•    NISCO (Taiyuan Iron & Steel Group) Company Ltd , Китай

 

engitime.ru

---

• 
  Можно ли с телефона снять деньги с мтс на мтс
• 
  Реклама товара пример
• 
  Мясо гусей строение
• 
  Книги о производстве
• 
  Как дома содержать улиток
• 
  Чем кормить улиток виноградных
• 
  Стрейч пленка как производится
• 
  Макулатуру отдам
• 
  Пицца изготовление в домашних условиях
• 
  Светящийся шар как сделать
• 
  Сколько зарабатывают на ставках на спорт

© 2005-2018, Национальный Экспертный Совет по Качеству.