Технология сварки стали 35

Сталь 35 конструкционная углеродистая качественная

Для создания различных деталей и механизмов могут применяться самые различные материалы. Среди металлов следует отметить сталь 35. Она относится к классу углеродистых конструкционных сталей высокого качества, считается самым доступным предложением. Сталь 35 (ГОСТ 1050-88 ранее определял основные качества и химический состав, сейчас ему на смену пришел ГОСТ 1050-2013) применяют для получения промышленного крепежа различного типа.

Основные характеристики

Основные характеристики во многом определяют область применения металла. Сталь 35 характеризуется следующими качествами:

1. Плотность Стали 35 составляет 7826 кг/м 3 при температуре 20 градусов Цельсия. Стоит учитывать, что показатель снижается при повышении температуры. Серьезное повышение температуры приводит к перестроению структуры, она становится более пластичной. Показатель плотности учитывается при проведении различных расчетов. К примеру, нужно проводить расчет оказываемого давления на несущие конструкции.
2. При выборе металла уделяется внимание показателю твердости. В рассматриваемом случае твердость составляет 163 МПа. Сталь М35 может подвергаться различной термической обработке, которая направлена на повышение твердости поверхностного слоя. Часто в качестве термической обработки применяется технология нормализации, которая делает структуру более однородной и устойчивой к воздействию высоких нагрузок.
3. Степень свариваемости ограничена. Именно поэтому рекомендуется проводить предварительный подогрев заготовки. За счет подогрева структуры стало возможным использование различных технологий сваривания. Для повышения качества получаемого шва после сварки проводится дополнительная термическая обработка.
4. Структура не склонна к отпускной хрупкости. При термической обработке выполняется отпуск, который снижает внутренние напряжения. Слишком высокая хрупкость определяет то, что при ударе и другой динамической нагрузке могут появляться структурные трещины.
5. Материал подвергается резанию. Это свойство определяет то, что материал часто поставляется на машиностроительные заводы где устанавливается большое количество токарного и фрезеровального оборудования. Поставляемые заготовки могут обрабатываться при использовании обычных резцов. Существенно повысить качество и скорость обработки можно за счет использования резцов с твердосплавными пластинами.

Механические свойства ст 35

Рассматриваемый металл может подвергаться ковке при температуре 1280 градусов Цельсия. Охлаждение может проводится при применении масла или на открытом воздухе, выбор проводится в зависимости от размеров заготовки.

Химический состав

Различные химические элементы могут изменять эксплуатационные характеристики получаемых материалов. Марка стали 35 характеризуется следующим соотношением химических элементов:

1. Основной состав представлен железом. Он включается в состав практически всех сплавов, в данном случае концентрация около 97%.
2. Твердость и другие качества связаны с углеродом. В рассматриваемом случае концентрация этого химического элемента составляет от 0,32 до 0,4%.
3. В состав включается кремний, марганец и никель. Они определяют основные эксплуатационные характеристики. Концентрация никеля не более 0,25%, марганца в диапазоне от 0,5 до 0,8%. На кремний приходится всего 0,17-0,37% состава.

Лист стальной 140х500 мм сталь 35

Вредные компоненты выдерживаются в определенном диапазоне, что позволяет выдерживать более высокие эксплуатационные характеристики. Современные технологии производства позволяют повысить качество материала.

Расшифровка стали: индекс 35 показывает, что в сплаве содержится 0,35% углерода, а остальные элементы составляют незначительное количество.

Применение стали 35

Как ранее было отмечено, рассматриваемый металл получил широкое применение. Это связано с низкой стоимостью производства и довольно высокими эксплуатационными характеристиками. Сплав часто применяется при получении следующих деталей:

1. Характеризующиеся низкой прочностью и испытывающие небольшие напряжения. В эту группу относят коленчатые валы, оси, цилиндры, обод, траверсы и другие.
2. Различных крепежных элементов: болты, гайки и шпильки. Они обходятся дешево, но при этом не могут эксплуатироваться при изготовлении износостойких деталей.

При выборе этого сплава следует учитывать, что из-за достаточно высокой концентрации углерода существенно снижается степень свариваемости. Поэтому заготовки в большинстве случаев поставляются для механической обработки. Устойчивость к коррозии средняя, получаемые детали могут применяться в умеренно агрессивной среде. Часто получаемые болты применяются при возведении фундамента или создании других несущих конструкций.

Скачать ГОСТ 1050-2013

Аналоги сталь 35 обладают схожим химическим составом и свойствами, маркируются при применении стандартов ГОСТ. В других странах применяются свои стандарты. К примеру, в США аналоги получили название 1034, 1035, из Китая поставляют сплавы ML35 и ZG270-500. Более доступным предложением можно назвать металлы, которые производятся отечественными компаниями.

Сварка средне- и высокоуглеродистых сталей

Конструкции из среднеуглеродистой стали могут быть хорошо сварены при непременном соблюдении правил сварки, а также следующих дополнительных указаний. В стыковых, угловых и тавровых соединениях следует при сборке соединяемых элементов сохранять между кромками зазоры, предусмотренные ГОСТ, чтобы сварочная поперечная усадка происходила более свободно и не вызывала кристаллизационных трещин. Кроме того, начиная с толщины стали 5 мм и более, в стыковых соединениях делают разделку кромок, и сварку ведут в несколько слоев. Сварочный ток понижают.

Сварка высокоуглеродистой стали

Сварка высокоуглеродистых сталей марок ВСт6, 45, 50 и 60 и литейных углеродистых сталей с содержанием углерода до 0,7 % еще более затруднительна. Эти стали применяют главным образом в литых деталях и при изготовлении инструмента. Сварка их возможна только с предварительным и сопутствующим подогревом до температуры 350-400 °С и последующей термообработкой в нагревательных печах. При сварке должны соблюдаться правила, предусмотренные для среднеуглеродистой стали, этот процесс мы рассмотрим ниже.

Технологии сварки высокоуглеродистых сталей

Хорошие результаты достигаются при сварке узкими валиками и небольшими участками с охлаждением каждого слоя. После окончания сварки обязательна термическая обработка.

Сварка среднеуглеродистой стали

Сварка среднеуглеродистой стали марок ВСт5, 30, 35 и 40, содержащей углерода 0,28-0,37 % и 0,27- 0,45%, более затруднена, так как с увеличением содержания углерода ухудшается свариваемость стали.

Применяемую для арматуры железобетона среднеуглеродистую сталь марок ВСт5пс и ВСт5сп сваривают ванным способом и обычными протяженными швами при соединении с накладками (рис. 16.1). Для сварки концы соединяемых стержней должны быть подготовлены: для ванной сварки в нижнем положении- обрезаны резаком или пилой, а при вертикальной сварке — разделаны. Кроме того, они должны быть зачищены в местах соединения на длину, превышающую на 10-15 мм сварной шов или стык. Сварка производится электродами Э42А, Э46А и Э50А для протяженных валиковых швов. При температуре воздуха до минус 30 °С необходимо увеличивать силу

Рис. 16.1. Сварка стыков арматуры железобетона: а — ванная; 1 — горизонтальных; 2 — вертикальных; б — шовная

сварочного тока на 1 % при понижении температуры от 0°С на каждые 3°С. Кроме того, следует применять предварительный подогрев соединяемых стержней до 200-250 °С на длину 90-150 мм от стыка и снижать скорость охлаждения после сварки, обматывая стыки асбестом, а в случае ванной сварки не снимать формующих элементов до охлаждения стыка до 100 °С и ниже.

При более низкой температуре окружающего воздуха (от -30 до — 50 °С) следует руководствоваться специально разработанной технологией сварки, предусматривающей предварительный и сопутствующий подогрев и последующую термическую обработку стыков арматуры либо сварку в специальных тепляках.

Сварку других конструкций из среднеуглеродистой стали марок ВСт5, 30, 35 и 40 следует вести с соблюдением тех же дополнительных указаний. Стыки рельсовых путей обычно сваривают ванной сваркой с предварительным подогревом и последующим медленным охлаждением аналогично стыкам арматуры. При сварке других конструкций из этих сталей следует применять предварительный и сопутствующий подогрев, а также последующую термическую обработку.

Электроды

Сварку ведут электродами диаметром не более 4-5 мм постоянным током обратной полярности, что обеспечивает меньшее расплавление кромок основного металла и, следовательно, меньшую его долю и меньшее содержание С в металле шва. Для сварки применяют электроды Э42А, Э46А или Э50А. В стальных стержнях электродов содержится немного углерода, поэтому при их расплавлении и перемешивании с небольшим количеством среднеуглеродистого основного металла в шве углерода будет не более 0,1-0,15 %.

При этом металл шва легируется Мn и Si за счет расплавляемого покрытия и таким образом оказывается равнопрочным основному металлу. Сварку металла толщиной более 15 мм ведут «горкой», «каскадом» или «блоками» для более медленного охлаждения. Применяют предварительный и сопутствующий подогрев (периодический подогрев перед сваркой очередного «каскада» или «блока» до температуры 120-250°С). Конструкции, изготовленные из стали марок ВСт4пс, ВСт4сп и из стали 25 толщиной не более 15 мм и не имеющие жестких узлов, обычно сваривают без подогрева. В других случаях требуются предварительный и сопутствующий подогрев и даже последующая термическая обработка. Дугу зажигают только в месте будущего шва. Не должно быть незаваренных кратеров и резких переходов от основного к наплавленному металлу, подрезов и пересечений швов. Выводить кратеры на основной металл запрещается. На последний слой многослойного шва накладывают отжигающий валик.

Технические характеристики углеродистой стали 35

Характеристики стали 35 позволяют классифицировать ее как конструкционный сплав, широко применяющийся в промышленности для производства крепежных элементов. Хотя отсутствие в составе дорогих добавок снижает прочностные свойства материала, однако делает его одним из самых доступных для применения.

Химический состав

Регламентировавший ранее состав и характеристики стали 35 ГОСТ 1050-88 заменен на другой стандарт. Особенности ее производства и обработки сегодня определяются ГОСТом 1050-2013. Расшифровка маркировки указывает на содержание в металле главного элемента – углерода – 0,35%. Доля других добавок также невелика:

• никеля – 0,25%;
• марганца – 0,5-0,8%;
• кремния – 0,17-0,37%;
• меди и хрома – до 0,25%;
• серы и фосфора – не более 0,3-0,35%;
• мышьяка – 0,08%.

Заменители стали 35 отличаются, в основном, массовой долей углерода:

Несмотря на эти отличия, свойства аналогов практически идентичны. Сплав имеет множество аналогов и за рубежом:

• 1034, 1038 – в Соединенных Штатах;
• 1.0501, С35, Сk35 – Германии;
• 1С35, RF36 – Франции;
• 080А32, 080А35 – Великобритании;
• С35 – Италии;
• С36 – Бельгии;
• 1572 – Швеции;
• 1.1181, С35Е – Евросоюзе;
• S35C, SWRCH35K – Японии;
• ML35 – Китае.

Номенклатура выпускаемой продукции регламентируется множеством стандартов и поставляется на рынок в виде:

• сортового проката;
• калиброванного и шлифованного прутка;
• толсто- и тонколистовой стали;
• серебрянки;
• ленты и полосы;
• проволоки;
• поковок;
• разнообразных труб.

Физические свойства

От химического состава зависят основные характеристики и применение стали 35.

Плотность металла с повышением температуры уменьшается. В диапазоне от 20 до 800 градусов она изменяется с 7826 до 7600 кг/м3. Одновременно увеличивается пластичность стали. Показатель плотности необходим при расчете величины нагрузки на несущие элементы конструкции.

С увеличением температуры изменяются и другие физические свойства материала:

• удельное электросопротивление – от 251 до 1156*109 Ом*м при 900 градусах;
• удельная теплоемкость – 469-699 Дж/кг*град;
• коэффициент линейного расширения – с 12 до 13,9 1/град;
• коэффициент теплопроводности уменьшается с 49 до 28 Вт/м*град;
• уменьшается и модуль упругости в интервале 20-400 градусов с 2,06*10-5 до 1,68*10-5 МПа.

Механические параметры

Твердость сплава равна 163 МПа. Показатель можно увеличить с помощью термической обработки. Чаще всего для этой цели используется режим нормализации, который упорядочивает структуру металла и увеличивает поверхностную твердость.

Свариваемость стали марки 35 ограниченная. Поэтому для заготовок чаще выбирают механические способы обработки. Но предварительный подогрев заготовки дает возможность применения разных технологий сварки:

• аргонодуговой;
• электродуговой ручной;
• электрошлаковой.

Для упрочнения и зачистки сварного шва рекомендуется последующая термообработка.

Склонность к отпускной хрупкости отсутствует, что снижает вероятность образования структурных трещин при динамических нагрузках. Операция отпуска, которая сопутствует термообработке, в значительной степени снимает внутренние напряжения.

Способность к обработке резанием достаточно высокая, что позволяет с особой точностью придавать нужную форму деталям даже с помощью обычных инструментов. А применение резцов с твердосплавными элементами дает возможность увеличить скорость и точность обработки в несколько раз.

Флокеночувствительность металл не проявляет.

Коррозионная устойчивость сплава невысока, несмотря на присутствие в составе никеля. Но она достаточна для использования изделий в средах с низкой агрессивностью

Термическая обработка

Для улучшения механических свойств стали 35 используют термообработку. После закалки и отпуска происходит:

• снижение внутренних напряжений;
• улучшение структуры мартенсита;
• повышение прочности и вязкости без заметной потери твердости.

Различают термообработку двух видов:

• поверхностную, когда затрагивается небольшая глубина заготовки;
• объемную, при которой тепловое воздействие достигает всей глубины металла.

Закалка проводится в температурном диапазоне 860-900 градусов, в зависимости от толщины или диаметра заготовки. Рекомендуемое время выдержки составляет 2-2,5 часа, после чего применяется воздушное охлаждение.

После закалки производится отпуск стали путем нагрева до 600-650 градусов и постепенном остывании на воздухе с заданной скоростью. Отпуск уменьшает хрупкость и повышает вязкость материала. В некоторых случаях используется закалка с низким отпуском при 160-200 градусов.

В процессе резания на поверхности заготовки образуется слой с деформированной структурой и внутренними напряжениями. Со временем он может привести к изменению размеров изделия, что особенно актуально для сложных конструкций. Повысить стабильность структуры поверхностного слоя и сопротивление деформации поможет рациональный режим отжига при температуре 400 градусов.

Металл подвергается ковке в интервале 1280-750 градусов. Способ охлаждения выбирается в зависимости от толщины или сечения изделия. Для деталей толщиной до 800 мм используют воздушное охлаждение.

Преимущества и недостатки

Плюсы и минусы сплава обусловлены его механическими свойствами. Среди его достоинств:

• высокая устойчивость к ударным нагрузкам позволяет использовать его в производстве крепежных деталей;
• твердость в сочетании с низкой пластичностью востребованы в строительстве для изготовления несущих элементов;
• сталь не подвержена образованию трещин;
• доступная стоимость является одним из важных факторов высокого спроса на сталь 35;
• диапазон температур применения стали – от минус 40 до плюс 425 градусов.

Недостатки стали выражаются:

• в ограниченной свариваемости, которая ограничивает сферу ее применения;
• низкой антикоррозийной устойчивости;
• проявлении признаков «усталости» при долговременных механических нагрузках.

Область применения

Характеристики стали 35 определяют область ее применения. В машиностроении сталь используют для изготовления механизмов, не предназначенных для работы на износ:

• производства различного крепежа – болтов, гаек, фланцевых элементов;
• деталей, не требующих высокой прочности – коленчатых валов, цилиндров, дисков, ободов, шатунов.

В строительной отрасли сталь применяется:

• для сооружения трубопроводов;
• производства железобетонных плит;
• сантехнических изделий – эмалированных ванн, раковин;
• уголков и арматуры.

В быту используются изготовленные из стали 35:

• трубы разного диаметра;
• сетки и листы;
• прутья.

Хотя сталь 35 не демонстрирует высокие технологические характеристики, она находит широкое применение практически во всех отраслях промышленности. Свойства практичности и доступной стоимости обеспечивают ей востребованность на рынке металлопроката.

Технология и особенности сварки стали

В современной промышленности применяется самая разнообразная сталь для сварных конструкций. Она может быть нержавеющей и обычной, с высоким или низким содержанием углерода, жаростойкие и так далее. Для их сварки используют различные технологии, но наиболее проста сварка полуавтоматом или инвертором. В этой статье мы расскажем об особенностях популярных типов сталей и о том, как их варить.

Сварка инструментальной стали

Инструментальная сталь — тип стали, содержащий в своем составе менее 1% углерода. Такая сталь твердая и прочная, но не износостойкая, поэтому ее используют только при изготовлении инструментов. К тому же, она отличается невысокой закупочной ценой, что делает производство прибыльным.

Рекомендуется варить инструментальную сталь специальным электродом и с помощью инвертора. Электроды должны быть предназначены именно для работы с данным типом сталей. Мы рекомендуем стержни УОНИ-13/НЖ/20Х13 и сварочный инвертор средней ценовой категории. Будьте готовы к тому, что сварка инструментальной стали потребует от вас много сил и терпения. Это связано с низким содержанием углерода.

Сварка конструкционной стали

Конструкционная сталь используется куда чаще, чем инструментальная. Из нее изготавливают все: от мелких деталей до заводских станков. Именно к данной категории относится сварка 40х стали, стали 30хгса, стали 35хгса и прочих других марок.

Что из себя представляет конструкционная сталь? По составу это очень интересный металл. Он состоит из различных примесей, в частности фосфора и серы. Чем этих компонентов больше в составе, тем ненадежнее будет сталь, так что нужно следить за этим показателем. Конструкционная сталь может быть обыкновенной, качественной, высококачественной и особо высококачественной.

Как вы понимаете, последний тип конструкционной стали содержит минимум примесей, за счет чего удается получить по-настоящему качественный и прочный металл. Ну а в обычной конструкционной стали примесей больше всего, она считается самой недолговечной. Кстати, у этой классификации есть еще отдельные подгруппы (они отличаются по наличию в составе некоторых дополнительных химических компонентов). Но мы не будем подробно расписывать классификацию, чтобы не запутать вас.

Именно из-за возможной хрупкости конструкционной стали из нее чаще всего изготавливают изделия, которые не будут подвергаться серьезным механическим нагрузкам в процессе работы. Теперь перейдем к теме, как выполняется сварка изделий из конструкционной стали, например, сварка стальных труб.

Для начала нужно прокалить заготовку в печи. Так вы добьетесь большей пластичности металла и устраните его чрезмерное напряжение. Как и в предыдущем случае, рекомендуем использовать инвертор и электроды с покрытием. Для наших целей отлично подойдут стержни марки УОНИ 13/55. Их можно легко найти в любом магазине, они стоят недорого и с их помощью возможна даже сварка стальных трубопроводов, не говоря о более мелких изделиях.

Сварка легированной стали

Легированные стали одни из самых популярных. Их главная особенность — это состав. В него добавляют различные легирующие компоненты, благодаря которым стали можно придать желаемые свойства и характеристики. Проще говоря, за счет легирующих добавок появляется возможность подстроить состав под свои нужды.

При необходимости такую сталь можно сделать прочнее, долговечнее и лучше. Вы в прямом смысле можете изменить ее физико-химические свойства, просто добавив в состав легирующие элементы.

Еще несколько достоинств легированной стали: повышенная жаропрочность, устойчивость к коррозии (не на уровне нержавейки, конечно, но все же устойчивость высокая). Для сварки такого типа сталей можно применять дуговую сварку и электроды, в составе которых содержится фтор и кальций. Но мы рекомендуем газовую сварку. Она сложнее, но при этом позволяет получить лучшее качество соединения.

Технология газовой сварки, конечно, отличается от классической сварки полуавтоматом или инвертором. Здесь тепло образуется не за счет электрической дуги, а за счет сварочного пламени. Оно образуется в момент, когда горючий газ смешивается с кислородом и сгорает. Технология сварки углеродистых сталей с помощью газа требует сноровки и опыта. Но это не значит, что вы не можете экспериментировать. Потренируйтесь на ненужном куске металла перед тем, как выполнить основные работы.

Сварка низколегированной стали

Низколегированные (они же зачастую и низкоуглеродистые) стали — металлы, содержащие в своем составе крайне небольшое количество легирующих элементов (обычно, не более 2-3%). В большей степени состоят из железа, небольшого количества углерода и различных примесей.

К низколегированным сталям принято относить кремний, никель, вольфрам, алюминий, медь и многие другие металлы. Кстати, на нашем сайте мы посвятили несколько статей сварке алюминия и особенностям проведения работ. Мы также рассказывали о сварке меди. Прочтите эти статьи, чтобы войти в курс дела.

Низколегированная сталь способна выдерживать эксплуатационную температуру до 200 градусов по Цельсию, из нее изготавливают хирургические инструменты, инструменты для ювелиров и гравировщиков, а также бритв и лезвий. А если добавить в состав такой стали немного хрома, то можно получить очень прочный и долговечный металл. У вас появится возможность производить любые изделия.

Также новичков наверняка удивит, что низколегированную сталь относят к классу черных металлов и из нее часто изготавливают громоздкие сварные металлоконструкции. И несмотря на небольшое количество легирующих веществ в составе, удается получиться по-настоящему прочный металл. Это возможно благодаря положительным свойствам хрома, никеля и молибдена, которые существенно улучшают характеристики низколегированной стали. Также хром и никель улучшают антикоррозийные свойства низколегированных сталей.

Кроме того, при соблюдении технологии низколегированная сталь очень хорошо варится. Но здесь все же нужно учесть некоторые особенности, а их у данного типа стали немало. Без подготовки и теоретической базы у вас вообще вряд ли получится сварить низколегированную сталь. Самая частая проблема — перегрев сварочной зоны. Эта особенность наблюдается со многими марками низколегированных сталей. Также при сварке таких сталей наблюдается очень быстрое охлаждение сварочного соединения и металла в целом, что приводит к образованию мертенсита. Мертенсит — это твердая углеродистая структура, которая образуется на сварном шве при слишком быстром охлаждении. Это не всегда на руку.

Сварка низкоуглеродистых сталей выполняется с применением электродов, в составе которых содержится фтор и кальций. Рекомендует стержни с основным покрытием (например, покрытие Э42А или Э50А). Лучше всего себя зарекомендовали марки электродов УОНИ 13/45, МР-3, АНО-8, СМ-11. Вы также можете использовать другие стержни со схожими характеристиками.

Также можно выбрать полуавтоматическую или автоматическую сварку под флюсом с использованием полуавтомата и присадочной проволоки. Вместо флюса можно использовать углекислый газ или его смесь с аргоном. В таком случае качество шва будет заметно лучше, чем при использовании инвертора и электродов.

Вместо заключения

Вы должны понимать, что это очень краткий экскурс в непростую тему сварки сталей. Да, мы ничего не рассказали о том, как проходит сварка аустенитных сталей, высокоуглеродистых сталей, ферритных сталей, среднеуглеродистых сталей. А также, какие особенности стоит учесть, если вам предстоит сварка жаропрочных сталей, сварка мартенситно стареющих сталей или сварка разнородных сталей. Такую обширную тему просто не получится раскрыть в одной небольшой статье. Но мы постарались собрать основы, которые помогут вам в дальнейшем изучении теории. Желаем удачи в работе!