Cik daudz oglekļa saturs ietekmē Q345 tērauda metināmību?
Ogleklis (C) ir galvenais jutīgs elements, kas ietekmē Q345 tērauda metināmību. Tās saturs tieši nosaka plaisas risku, locītavu izturību un procesa sarežģītību metināšanas laikā, ar daudz lielāku ietekmi nekā citi elementi (piemēram, MN, P un S). Konkrēti, oglekļa satura ietekme uz Q345 tērauda metināmību galvenokārt izpaužas šādos trīs galvenajos aspektos, kas uzrāda būtisku "devas efektu" (jo lielāks oglekļa saturs, jo izteiktāka negatīvā ietekme):
1. Oglekļa saturs ir pozitīvi korelēts ar metinātās aukstās plaisāšanas risku
Aukstā plaisāšana (plaisas, kas rodas dzesēšanas procesā pēc metināšanas, bieži notiek karstumā - ietekmētajā zonā vai metināšanas saknē) ir vissvarīgākais jautājums, kas jāizvairās no metināšanas Q345, un ogleklis ir galvenais aukstās plaisāšanas iemesls:
Rakšanas tendence: jo lielāks oglekļa saturs, jo lielāka tērauda sacietējamība. Metināšanas laikā siltums - ietekmēja zonu (HAZ) tiek veikta augsta - temperatūras austenitizācija, kam seko ātra dzesēšana, kas var viegli veidot cietu un trauslu martensīta struktūru (ar cietību pārsniedz 350 HV). Tas noved pie straujas izturības samazināšanās šajā zonā un var tieši izraisīt plaisāšanu metināšanas spriegumu atlikušo spriegumu dēļ.
Piemēram, ja Q345 oglekļa saturs palielinās no 0,16% līdz 0,20% (tuvu standarta augšējai robežai), martensīta saturs HAZ var palielināties par vairāk nekā 30%, palielinot aukstuma plaisāšanas risku par 2-3 reizes.
Hydrogen-induced cracking: Carbon combines with diffusible hydrogen in the weld to form gases such as CH₄, which accumulate at the grain boundaries between the weld metal and the HAZ. When the hydrogen concentration exceeds a critical value (typically >5 ml/100 g), tas reaģē ar atlikušajiem spriegumiem, lai izraisītu plaisas. Jo augstāks oglekļa saturs, jo stiprāks ir ūdeņraža "slazdošanas efekts" un jo lielāka ir plaisu jutība. Tāpēc GB/T 1591 - 2018 stingri nosaka, ka Q345 oglekļa saturam jābūt mazam vai vienādam ar 0,20% (biezums mazāks vai vienāds ar 60 mm). Būtībā tā mērķis ir saglabāt aukstuma plaisāšanas risku pieņemamā diapazonā, kontrolējot oglekli. Ja oglekļa saturs pārsniedz 0,20%, pat ar uzsildīšanu (150–250 grādiem) un pēc sildīšanas (250 grādi 2 stundas), plaisāšanu ir grūti pilnībā izvairīties.
II. Paaugstināts oglekļa saturs ievērojami samazina metināto locītavu izturību.
Galvenā prasība q345 metināšanai ir "saskaņošanas locītavu īpašības ar parasto metālu" (īpaši zema - temperatūras izturība), un oglekļa saturs ir ļoti svarīgi, lai izjauktu šo līdzsvaru:
Weld metal toughness: During welding, carbon in the wire/electrode transfers to the molten pool. If the base metal carbon content is too high (e.g., >0,18%), metinātā metāla oglekļa ekvivalents (CEQ) pārsniegs standartu, kā rezultātā tiks veidoti tīkla karbīdi metināšanas mikrostruktūrā un samazinātu trieciena enerģijas absorbciju (AKV). Izmērītie dati rāda, ka tad, kad Q345 parastā metāla oglekļa saturs palielinās no 0,14% līdz 0,20%, metināšanas AKV vērtība -20 grādos var samazināties no 50J līdz zem 30J (zem standarta prasības 34J), tieši ietekmējot strukturālo drošību.
Siltums - ietekmēja zonas (HAZ) izturība: lielāks oglekļa saturs palielina lazdu graudu rupjību (ogleklis veicina austenīta graudu augšanu augstā temperatūrā) un palielina to cieto un trauslo struktūru, piemēram, martensīta un bainīta, īpatsvars, kā rezultātā šajā zonā ir 30% -} 50% zemāks nekā pamata metāla. Piemēram, pēc metināšanas Q345 ar oglekļa saturu 0,20%, HAZ AKV vērtība pie -40 grādiem var būt mazāka par 20J, neatbilst e -klases tērauda prasībām.
3. Oglekļa saturs nosaka metināšanas procesa sarežģītību
Jo augstāks oglekļa saturs, jo stingrāka procesa kontrole, kas nepieciešama Q345 metināšanai, kas tieši palielina procesa grūtības un izmaksas:
Precizēšanas temperatūra: Q345 ar oglekļa saturu 0,14% - 0,16% (plāna plāksne, mazāka vai vienāda ar 16 mm) var metināt istabas temperatūrā (nav nepieciešama uzkarsēšana). Ja oglekļa saturs palielinās līdz 0,18%-0,20%, pat 12 mm biezas plāksnes ir jāuzstājas līdz 80-120 grādiem (uzkarsēt līdz 150 grādiem vidē zemā temperatūrā), lai izvairītos no plaisāšanas.
Heat Input Control: When welding high-carbon Q345 (>0,18%), siltuma ieejai (metināšanas strāva × spriegums / ātrums) jābūt stingri ierobežotam līdz 15 - 30 kJ / cm. Pārmērīga siltuma ieeja radīs rupjus haz graudus, savukārt pārāk zems siltuma ieejas rezultāts būs ātra dzesēšana, kas var viegli izraisīt martensīta veidošanos. Par zemu oglekļa saturu Q345 (<0.16%), the heat input range can be expanded to 10-40 kJ/cm, offering greater process adaptability.
Post - metināšanas apstrāde: Augsts - Ogleklis Q345 pēc metināšanas ir jāveic stresa mazināšana (turot pie 600 - 650 grāda). Pretējā gadījumā atlikušais spriegums un sacietējušā struktūra var apvienoties, lai izraisītu aizkavētu plaisāšanu. Tomēr zemu oglekļa satura Q345 (piemēram, 0,14%) šo soli var izlaist, metinot plānas plāksnes, ietaupot laiku. Kopsavilkums: oglekļa satura ietekme uz Q345 metināmību
Oglekļa saturs ir primārais kontrolējošais koeficients Q345 metināmībā, un tā ietekmi var kvantitatīvi noteikt, izmantojot “kritisko slieksni”:
Drošs diapazons (c mazāks vai vienāds ar 0,16%): lieliska metināmība, zems aukstuma plaisāšanas risks, parastie procesi (nav nepieciešama stingra uzkarsēšana) un kopīgu izturības ievērošana> 90%;
Riska diapazons (0,16% Danger Range (C > 0.20%): Extremely poor weldability, with significant cold cracking and insufficient toughness. Even with specialized processes, joint reliability is difficult to guarantee, and the weld does not meet Q345 standard requirements. Therefore, in actual welding, Q345 with a lower carbon content (such as C=0.14%-0.16% marked in the material list) should be given priority. Especially for low-temperature environments (below -20°C) or thick plate (>20 mm) struktūras, neliela oglekļa satura atšķirība (piemēram, 0,02%) var tieši noteikt metināšanas panākumus vai neveiksmi.