9.2. Стали с высокое технологической пластичностью и свариваемостью

Технологическая пластичность - способность металла подвергаться горячей и холодной пластической деформации.

В горячем (аустенитном) состоянии большинство сталей обладают высокой пластичностью, что позволяет получать фасонный прокат и поковки без дефектов (трещин, разрывов и т. п.). Более того, горячей обработкой давлением (в сочетании с последующим отжигом) измельчают микроструктуру, устраняют литейные дефекты и, формируя волокна вдоль контура поковок, создают благоприятно ориентированную макроструктуру. В результате этого горячедеформированный металл в отличие от литого имеет примерно в 1,5 раза более высокую конструкционную прочность.

Высокий запас технологической пластичности необходим листовым сталям, предназначенным для холодной штамповки. Технологическая пластичность зависит от химического состава стали, ее микроструктуры и контролируется параметрами механических свойств. Способность стали к вытяжке при холодной штамповке определяется концентрацией углерода. Чем она меньше, тем легче идет технологический процесс вытяжки. Для глубокой вытяжки содержание углерода в стали ограничивают при возможны только гибка и незначительная вытяжка, а при - изгиб большого радиуса.

Микроструктура стали должна состоять из феррита с небольшим количеством перлита. Выделение по границам зерен структурно свободного (третичного) цементита строго ограничивается во избежание разрывов при штамповке. Лучше всего деформируется сталь с мелким зерном, соответствующим номеру по ГОСТ 5639 — 82. При большем размере зерна получается шероховатая поверхность в виде так называемой апельсиновой корки, при меньшем - сталь становится слишком жесткой и упругой. Также нежелательна разнозернистая структура, поскольку она способствует неравномерности деформации и образованию трещин.

Контролируемыми параметрами механических свойств стали являются относительное удлинение 5 и отношение Чем больше 5, ниже , следовательно, меньше отношение (рекомендуется равным тем выше способность низкоуглеродистых сталей к вытяжке.

Для глубокой, сложной и особосложной вытяжки используют малопрочные высокопластичные стали всех видов раскисления. Их поставляют в виде тонкого холоднокатаного листа,

подвергнутого рекристаллизационному отжигу при температуре 650-690 °С.

Широко применяют кипящие стали Способность этих сталей хорошо штамповаться обусловлена низким содержанием углерода и почти полным отсутствием кремния, который сильно упрочняет феррит и затрудняет его деформируемость. Для глубокой вытяжки чаще всего используют сталь Из нее штампуют детали кузова автомобиля, корпуса приборов и другие детали сложного профиля.

Кипящая сталь из-за повышенной газонасыщенности склонна к деформационному старению. В связи с этим для холодной штамповки используют сталь, микролегированную ванадием или алюминием Ванадий и алюминий связывают примеси внедрения (азот, кислород) в прочные химические соединения и препятствуют развитию деформационного старения. Применяются также полуспокойные и спокойные стали которые, несмотря на меньшую пластичность, обладают более высокой стабильностью свойств.

Свариваемость - способность получения сварного соединения, равнопрочного с основным металлом. Для образования качественного соединения важно предупредить возникновение в сварном шве различных дефектов: пор, непрова-ров и, главным образом, трещин. Характеристикой свариваемости данного металла служат количество допускаемых способов сварки и простота ее технологии.

Свариваемость стали тем выше, чем меньше в ней углерода и легирующих элементов. Влияние углерода является определяющим. Углерод расширяет интервал кристаллизации и увеличивает склонность к образованию горячих трещин, которая тем больше, чем дольше металл шва находится в жидком состоянии. Причина холодных трещин - внутренние напряжения, возникающие при структурных превращениях, особенно мартенситном, в результате местной закалки (подкалки). Увеличивая объемный эффект мартенситного превращения, углерод способствует также образованию холодных трещин. В связи с этим высокой свариваемостью обладают стали, содержащие до 0,25% С. К ним относятся углеродистые стали , а также низколегированные, применяемые для изготовления различных металлоконструкций: стали для трубопроводов, мостостроения, вагоностроения, судостроения стали с карбонитридным упрочнением, применяемые для мостов, металлоконструкций цехов, кранов, резервуаров и др. (ГОСТ 19282 — 73). Эти стали содержат небольшие добавки ванадия в сочетании с повышенным содержанием азота (до Введение этих элементов способствует образованию дисперсных карбоннтридных фаз, измельчающих зерно. В результате повышается прочность стали и понижается температура перехода в хрупкое состояние. Это дает возможность применять такие стали в районах с холодным климатом. При добавлении меди (буква Д в марке) стали приобретают повышенную стойкость к атмосферной коррозии.

Сварка всех этих сталей при толщинах до 15 мм не вызывает затруднений. Сварка таких же сталей больших толщин и в термически упрочненном состоянии требует подогрева и термической обработки. При сварке углеродистых и низколегированных сталей, содержащих более 0,3% С, возникают затруднения из-за возможности закалки и охрупчивания околошовной зоны. Сварка высокохромистых и хромоникелевых сталей в связи с неизбежными фазовыми превращениями в металле требует специальных технологических приемов - снижения скорости охлаждения, применения защитных атмосфер и последующей термической обработки.