«ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВАРИВАЕМОСТИ СТАЛИ»
методическая разработка на тему
Представлена методическая разработка практического занятия для МДК 05.01 Выполнение работ по одной или нескольким профессиям рабочих, должностям служащих – Электросварщик ручной сварки по специальности среднего профессионального образования 22.02.06 "Сварочное производство".
В ходе проведения данной работы обучающиеся определяют свариваемость стали, оценивают склонности металла к появлению горячих и холодных трещин, определяют структуру стали используя диаграмму Шеффлера.
По окончанию работы обучающимся предлагается ответить на вопросы тест-задания.
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 212.5 КБ |
Предварительный просмотр:
УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ТАМБОВСКОЕ ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«МНОГООТРАСЛЕВОЙ КОЛЛЕДЖ»
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
«ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВАРИВАЕМОСТИ СТАЛИ»
МДК 05.01 Выполнение работ по одной или нескольким профессиям рабочих, должностям служащих – Электросварщик ручной сварки
по специальности среднего профессионального образования
22.02.06 "Сварочное производство"
2016
СОДЕРЖАНИЕ
1. Основные теоретические положения 3
2. Порядок выполнения работы 6
3. Содержание отчета 6
ПРИЛОЖЕНИЯ Таблица 3. Химический состав сталей 7
4. Исходные данные 8
5. Вопросы тест-задания 9
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
- определение свариваемости стали;
- оценка склонности металла к появлению горячих и холодных трещин;
- определение необходимости подогрева перед, во время и после сварки,;
- определение структуры стали.
1. Основные теоретические положения.
Свариваемость стали определяется химическим составом стали. Химический состав и механические свойства каждой марки стали определяются ГОСТом. При изготовлении машин и аппаратов для химических производств сварке подвергаются детали, изготовленные, в основном, из конструкционных низкоуглеродистых, средне- и низколегированных прокатных и литых сталей.
Основное влияние на свариваемость стали оказывает углерод. По его содержанию в стали определяется, к какой группе по свариваемости относится данная сталь.
Для оценки склонности металла к появлению холодных трещин чаще всего используется углеродный эквивалент, которым можно пользоваться как показателем, характеризующим свариваемость, при предварительной оценке последней. Наиболее распространенным и приемлемым для легированных сталей является следующее уравнение:
Сэ = С + Mn/6 + Si/24 + Cr/5 + Ni/40 + Mo/4 + V/14 + Cu/13 + P/2 (1)
где С, Мn, Si, Ni, Сг, Мо, V, Cu, P — процентное содержание соответственно углерода, марганца, кремния, никеля, хрома, молибдена, ванадия, меди, фосфора.
Содержание легирующих элементов, кроме С и Р уменьшить в 100 раз.
Вероятность появления при сварке горячих трещин можно определить по показателю Уилкинсона (H.C.S):
(2)
Условием появления горячих трещин является Н.С.S. > 2. Так, например, при обычной сварке низколегированной стали трещины начинают возникать при Н.С.S. = 4.
Если оценка свариваемости (табл.1.) по показателю Сэ указывает на склонность стали к появлению холодных трещин, то необходимо предусмотреть предварительный подогрев детали.
Температуру подогрева, °С, можно определить по формуле:
, (3)
где Соб - общий углеродный эквивалент,
Соб = Сэ + 0,005δ•Сэ,
где δ - толщина металла свариваемой детали, мм.
Температура сопутствующего сварке или наплавке подогрева зависит от материала изделия и колеблется в среднем от 250 до 400° С.
Таблица 1. Классификация сталей по свариваемости
Группа сталей | Свариваемость | Эквивалент Сэ, % | Технологические меры | |||
подогрев | термообработка | |||||
перед сваркой | во время сварки | перед сваркой | после сварки | |||
1 (сваривается любыми способами без применения особых приемов) | Хорошая | < 0,25 | - | - | - | Желательна |
2 (требует строгого соблюдения режимов сварки, специальных присадочных материалов, тщательной подготовки кромок) | Удовлетворит | 0,25 - 0,35 | Необходим | - | Желательна | Необходима |
3 (склонность к трещинам в шве и околошовной зоне, требуется подогрев до 250°C-400°C) | Ограниченная | 0,35 - 0,45 | Необходим | Желателен | Необходима | Необходима |
4 (склонность к трещинам, низкая прочность шва, требуется предварительный и сопутствующий подогрев, термообработка перед сваркой и после сварки) | Плохая | > 0,45 | Необходим | Необходим | Необходима | Необходима |
В отдельных случаях при больших значениях углерода требуется подогрев перед сваркой (табл.2).
Таблица 2. Рекомендуемые режимы подогрева перед сваркой.
С т а л ь | Рекомендуемый режим подогрева, оС |
Низкоуглеродистая (до 0,22% С) | 120 – 150о (на многослойных швах, при сварке толщин более 40мм) |
Среднеуглеродистая (0,23 – 0,45% С) | 150 – 300о |
Высокоуглеродистая | 300 – 450о |
Низколегированная | 200 – 250о |
Легированная конструкционная | До 400о |
Теплоустойчивая | 250 – 400о |
Жаропрочная аустенитная | без прогрева |
Коррозионно-стойкая неаустенитного класса | До 400о |
На работоспособность конструкции при заданных условиях работы влияет химический состав и структура стали. Структуру стали определяют по диаграмме Шеффлера (рис. 1.)по эквивалентному содержанию Ni и Cr;
Рисунок 1.Диаграмма Шеффлера
Niэкв= Ni+30C+0,5Mn+30N, (4)
Crэкв= Cr+Mo+1,5Si+0,5Nb+V. (5)
2. Порядок выполнения работы.
- Выбрать марку стали и исходные данные согласно указанного преподавателем варианта (см. приложение: Таблица 4).
- Выписать из таблицы 3 (см. приложение) химический состав заданной стали в виде таблицы
Таблица. Химический состав стали
Марка стали | ГОСТ | Содержание элементов, % | |||||||
C | Si | Mn | Cr | Ni | Cu | P | S | ||
- Определить свариваемость стали, используя формулу 1 и таблицу 1.
- Оценить склонности металла к появлению холодных трещин, используя таблицу 1.
- Оценить склонности металла к появлению горячих трещин, используя формулу 2.
- Если оценка свариваемости указывает на склонность стали к появлению холодных трещин, то необходимо определить предварительную температуру подогрева перед сваркой по формуле 3, и выписать из таблицы 1 рекомендации по термообработке во время и после сварки.
- Определить структуру стали используя формулы 4 и 5, а также диаграмму Шеффлера (рис.1).
- Сделать вывод о проделанной работе.
- Ответить на вопросы тест-задания.
3. Содержание отчета.
- Таблица химического состава заданной стали.
- Расчеты для определения свариваемости стали и по оценке склонности стали к появлению горячих и холодных трещин.
- Рекомендации по термообработке до сварки, во время и после сварки
- Краткие выводы.
- Ответы на тест-задание.
Приложение Таблица 3. Химический состав сталей
Марка стали | ГОСТ | Содержание элементов, % | ||||||
C | Si | Mn | Cr | Ni | Cu | Другие элементы | ||
Cт3пс | 380-94 | 0,14-0,22 | 0,05-0,17 | 0,40-0,85 | <0.3 | <0.3 | <0.3 | S-0,05 P-0.04 |
20 | 1050-88 | 0.17-0.24 | 0.17-0.37 | 0.35-0.65 | <0,25 | <0,25 | <0,25 | S-0,040 P-0,040 |
45 | 1050-88 | 0,42-0,50 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,25 | 0,30 | S-0,040 P-0,035 | |
09Г2 | 19281-89 | <0.12 | 0,17-0,38 | 1,40-1,80 | <0.3 | <0.3 | <0.3 | S-0,040 P-0,035 |
09Г2С | 19281-89 | <0,12 | 0,50-0,80 | 1,30-1,70 | <0.3 | <0.3 | <0.3 | S-0,040 P-0,035 |
14Г2 | 19281-89 | 0,12-0,18 | 0,17-0,37 | 1,20-1,60 | <0.3 | <0.3 | <0.3 | S-0,040 P-0,035 |
12ГС | 19281-89 | 0.09-0.15 | 0.5-0.8 | 0.8-1.2 | <0.3 | <0.3 | <0.3 | S-0,040 P-0,035 |
16ГС | 19281-89 | 0.12-0,18 | 0,4-0,7 | 0,9-1,2 | <0.3 | <0.3 | <0.3 | S-0,040 P-0,035 |
17ГС | 19281-89 | 0,14-0,20 | 0,40-0,60 | 1,0-1,40 | <0.3 | <0.3 | <0.3 | S-0,040 P-0,035 |
10Г2С1 | 19281-89 | <0,12 | 0.9-1.2 | 1,30-1,65 | <0.3 | <0.3 | <0.3 | S-0,040 P-0,035 |
10ХСНД | 19281-89 | <0,12 | 0,80-1,10 | 0,50-0,80 | 0,6-0,9 | 0,5-0,8 | 0,4-0,6 | S-0,040 P-0,035 |
14Г2АФ | 19281-89 | 0.12-0.18 | 0.3-0.5 | 1,2-1,6 | <0.4 | <0.3 | <0.3 | V-0.07- 0.12 S-0,040 P-0,035 |
30Х | 4543-71 | 0.24-0.32 | 0.17-0.37 | 0.5-0.8 | 0.8-1.1 | <0.3 | <0.3 | S-0,035 P-0,035 |
40Х | 4543-71 | 0,36-0,44 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | S-0,035 P-0,035 | ||
40ХН | 4543-71 | 0,36-0,44 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,45-0,75 | 1,00-1,40 | S-0,035 P-0,035 | |
14ХГС | 4543-71 | 0,11-0,16 | 0,4-0,7 | 0,9-1,3 | 0,5-0,8 | <0.3 | <0.3 | S-0,040 P-0,035 |
20ХГС | 4543-71 | 0.17-0.23 | 0.9-1.2 | 0.8-1.1 | 0.8-1.1 | <0.3 | <0.3 | S-0,025 P-0.025 |
12ХН2 | 19281-89 | 0.09-0.16 | 0.17-0.37 | 0.3-0.6 | 0.6-0.9 | 1.5-1.9 | S-0,035 P-0.035 | |
15ХСНД | 19281-89 | 0.12-0.18 | 0.4-0.7 | 0.4-0.7 | 0.6-0.9 | 0.3-0.6 | 0.2-0.4 | S-0,040 P-0,035 |
15ХМА | 4543-71 | 0,11-0,18 | 0,17-0,37 | 0,40-0,70 | 0,80-1,10 | <0.3 | <0.3 | Мо-0,40-0,55 S-0,035 P-0.035 |
30ХМ | 4543-71 | 0,26-0,34 | 0,17-0,37 | 0,40-0,70 | 0,80-1,10 | 0,30 | <0.3 | Мо-0,15- 0,25 Р-0,035 |
12Х18Н9Т | 19281-89 | 0.12 | <0.8 | 2 | 17-19 | 8-9,5 | <0.3 | S-0,02 P-0,038 |
20ХН3А | 19281-89 | 0.17-0.24 | 0.17-0.37 | 0.3-0.6 | 0.6-0.9 | 2.75-3.15 | <0.3 | S-0,025 P-0.025 |
4. Исходные данные
δ = 10 мм – для всех вариантов
Таблица 4. Исходные данные
Вариант | Марка стали | № вопросов теста |
1 | 15ХМА | 1,5,8,10,20 |
2 | 30ХМ | 2,6,11,15,19 |
3 | 12Х18Н9Т | 3,7,12,16,18 |
4 | 20ХН3А | 4,9,13,17,20 |
5 | 09Г2 | 5,7,13,17,19 |
6 | 09Г2С | 1,6,12,17,20 |
7 | 14Г2 | 2,7,13,15,18 |
8 | 12ГС | 3,9,12,14,17 |
9 | 16ГС | 4,6,11,16,19 |
10 | 17ГС | 1,3,7,10,15 |
11 | 10Г2С1 | 2,5,13,16,18 |
12 | Cт3пс | 3,6,14,17,20 |
13 | 20 | 4,7,12,15,19 |
14 | 45 | 1,5,7,10,17 |
15 | 09Г2 | 2,4,11,13,16 |
16 | 09Г2С | 3,5,9,12,15 |
17 | 14Г2 | 4,8,14,17,20 |
18 | 12ГС | 5,7,10,15,17 |
19 | 16ГС | 6,8,11,13,19 |
20 | 17ГС | 1,3,9,12,18 |
21 | 10Г2С1 | 2,4,10,11,16 |
22 | 10ХСНД | 3,7,13,14,20 |
23 | 14Г2АФ | 4,8,12,15,19 |
24 | 30Х | 1,4,9,11,17 |
25 | 40Х | 4,9,13,17,20 |
26 | 40ХН | 5,7,13,17,19 |
27 | 14ХГС | 1,6,12,17,20 |
28 | 20ХГС | 2,7,13,15,18 |
29 | 12ХН2 | 3,9,12,14,17 |
30 | 15ХСНД | 4,6,11,16,19 |
5. Вопросы тест-задания
1. Укажите наиболее правильное определение понятия свариваемости?
А). Технологическое свойство металлов или их сочетаний образовывать в процессе сварки соединения, обеспечивающие прочность и пластичность на уровне основных материалов.
В). Металлургическое свойство металлов, обеспечивающее возможность получения сварного соединения с общими границами зерен околошовной зоны и литого шва.
С). Технологическое свойство металлов или их сочетаний образовывать в процессе сварки соединения, отвечающие конструктивным и эксплуатационным требованиям к ним.
2. Что входит в понятие металлургической свариваемости металлов?
А). Влияние на свариваемость химического состава металла и отсутствие дефектов в результате химического взаимодействия элементов в сварочной ванне и кристаллизующемся металле шва.
В). Влияние на свариваемость способа сварки и возможность появления дефектов в результате воздействия термического цикла на сварочную ванну и кристаллизующейся металл шва.
С). Влияние на свариваемость объема сварочной ванны и кристаллизующегося металла шва.
3. Что из перечисленного ниже наиболее сильно влияют на свариваемость металла?
А). Химический состав металла.
В). Механические свойства металла.
С). Электропроводность металла.
4. Какие углеродистые стали относятся к удовлетварительно свариваемым?
А). С содержанием углерода до 0,25 %.
В). С содержанием углерода от 0,25 % до 0,35 %.
С). С содержанием хрома и марганца от 0,4% до 1,0%.
5. Какие стали относятся к группе удовлетворительно сваривающихся?
А). С содержанием углерода 0,25-0,35 %.
В). С содержанием серы и фосфора до 0,05 %.
С). С содержанием кремния и марганца до 0,5 %.
6. Какие из перечисленных ниже сталей боле склонны к образованию горячих трещин?
А). Стали с содержанием углерода от 0,25 % до 0,35 %.
В). С содержанием серы более 0,09 %.
С). С содержанием марганца и никеля от 0,8 до 1,5 %.
7. При сварке каких, перечисленных ниже, сталей более вероятно появление холодных трещин?
А). С содержанием углерода до 0,25 %.
В). С содержанием углерода более 0,4 %.
С). С содержанием углерода от 0,25 % до 0,35 %.
8. Какие углеродистые и низколегированные стали необходимо подогревать при сварке?
А). С эквивалентным содержанием углерода более 0,5 %.
В). С содержанием серы и фосфора более 0,05 % каждого.
С). С содержанием кремния и марганца до 0,5…1,5 % каждого.
9. Какие стали относятся к углеродистым сталям?
А). Сталь Ст3сп5, Сталь 10, Сталь 15, Сталь 20Л, Сталь 20К, Сталь 22К.
В). 45Х25Н20.
С). 15ГС, 20ГСЛ, 09Г2С
10. Какие стали относятся к группе кремнемаргацовистых сталей?
А). 5Х2НМФА, 16ГНМА, 20ХМА.
В). 10ХСНД, 10ХН1М, 12МХ.
С). 15ГС, 20ГСЛ, 09Г2С.
11. Что обозначает буква и следующая за ней цифр в маркировке сталей и сплавов?
А). Клейма завода-изготовителя.
В). Обозначения номера плавки и партии металла.
С). Условное обозначение легирующего элемента в стали и его содержание в процентах.
12. Какой буквой русского алфавита обозначают алюминий и медь в маркировке стали?
А). Алюминий - А, медь - М.
В). Алюминий - В, медь - К.
С). Алюминий - Ю, медь - Д.
13. Какой буквой русского алфавита обозначают вольфрам и ванадий в маркировке стали?
А). Вольфрам - Г, ванадий - В.
В). Вольфрам - В, ванадий - Ф.
С). Вольфрам - К, ванадий - Б.
14. Какой буквой русского алфавита обозначают кремний и кобальт в маркировке стали?
А). Кремний - К, кобальт - Т.
В). Кремний - Т, кобальт - М.
С). Кремний - С, кобальт - К.
15. Какой буквой русского алфавита обозначают титан и хром в маркировке стали?
А). Титан-Т, хром-Х.
В). Титан-В, хром-Ф.
С). Титан-Т, хром-Г.
16. Какой буквой русского алфавита обозначают углерод и цирконий в маркировке стали?
А). Наличие углерода буквой не обозначают, цирконий-Ц.
В). Углерод -У , цирконий - не обозначают.
С). Углерод - С, цирконий - К.
17. Стали, содержащие углерода 0,1-0,7% называют
А). Низколегированными.
В). Среднелегированными.
С). Высоколегированными
Д). Углеродистыми
18. Укажите марку низколегированной низкоуглеродистой стали, содержащей С< 0,14%
А). 20ХГСА.
В). 30ХН2МФА.
С). 10Г2СI.
D). 15ХСНД.
19. Какие примеси в железоуглеродистых сталях относятся к вредным?
А). Кремний;
В). Марганец;
С). Сера;
D). Фосфор;
20. Каково максимальное (теоретически) содержание углерода в сталях (в %)?
А). 6,67%;
B). 0,8%;
C). 2,14%;
D). 1,2%.
ЛИТЕРАТУРА
- Виноградов В.С. Электрическая дуговая сварка. - М.:ACADEMA, 2008.
- Чернышов Г.Г.Технология электрической сварки плавлением. - М.:ACADEMA, 2006.
- Казаков Ю.В. Сварка и резка материалов. - М.:ACADEMA, 2008.
- Колганов Л.А. Сварочные работы. – М.: «Дашков и К0», 2008.
- Левадный В.С., Бурлака А.П. Сварочные работы. Практическое пособие. – М.:Аделант, 2007.
- Маслов В. И. Сварочные работы. – М.: ИРПО; Изд. Центр "Академия", 2000
- Чернышов Г.Г. Сварочное дело. - М.:ACADEMA, 2008.
Перечень рекомендуемых Интернет-ресурсов:
1. http://www.osvarke.com/ - О сварке. Информационный сайт;
2. http://weldingsite.com.ua/ - Все о сварке, сварочных технологиях и оборудовании;
3. http://www.welder.kiev.ua/ - журнал СВАРЩИК
4. http://www.cbapka.ru/ - Сварка и сварочное оборудование
5. http://svarka-info.com - Виртуальный справочник сварщика
6. http://www.svarkainfo.ru – Все для надежной сварки
7. http://www. ic-tm.ru/info/svarochnoe_proizvodstvo – журнал Сварочное дело.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
![](/sites/default/files/pictures/2018/10/07/picture-1029661-1538931067.png)
Лабораторная работа: Определение времени, скорости и температуры гашения извести. Определение содержания негасившихся зёрен в извести.
Самостоятельные наблюдения и опыты на лабораторных занятиях не только активизируют внимание учащихся, но также удовлетворяют и поддерживают их любознательность, пытливость ...
![](/sites/default/files/pictures/2019/08/21/picture-824008-1566406095.jpg)
МЕТОДИЧЕСКАЯ ПОСОБИЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ПО ПРОФЕССИОНАЛЬНОМУ МОДУЛЮ : ПМ04 «ПОШИВ ИЗДЕЛИЙ ПО ИНДИВИДУАЛЬНЫМ ЗАКАЗАМ»«Определение качества изготовления поясных изделий» «Определение качества изготовления изделий верхней одежды»
В данном Методическом пособии представлен материал лекций а также материал для выполнения практических заданий. Методическое пособие разработана для более глубокого изучения темы контроля качества в р...
![](/sites/default/files/pictures/2022/04/01/picture-1158244-1648844213.jpg)
"Определенный интеграл. Определение площадей фигур". Видеоматериал к занятию
видеосопровождение к занятию здесь https://youtu.be/CVK9p1BL43A...
Практическая работа №15 Определение центра электрических нагрузок. Порядок определения
Практическая работа №15 Определение центра электрических нагрузок. Порядок определения...
Мастер-класс по выполнению Модуля В «Определение влажности зерновых культур. Определение стекловидности зерна пшеницы»
методические рекомендации для преподавателей при подготовке студентов к демонстрационному экзамену с применением стандарта компетенций World Skills по профессиональному модулю ПМ 01 ...
Методическое пособие для проведения практической работы "Определение характеристик стали по маркировке"
Методическое пособие для проведения практического занятия по теме "Определение характеристик стали по маркировке" по учебной дисциплине "Матриаловедение"...
Методическое пособие "Определение характеристик стали по маркировке"
Методическое пособие для практической работы "Определение характеристик стали по маркировке"...