КМС Урок 10: Металл, который ты варишь — основы материаловедения простыми словами

Ты взял электрод, настроил ток, зажёг дугу. Но металл под дугой — это не просто «железо». Это сплав с характером. И если не понимать, что внутри, сварка превращается в лотерею.

Разберём основы. Без химии, без формул. Только то, что нужно знать сварщику.

Что такое сталь.

Сталь — это сплав железа (Fe) с углеродом (C). Углерода в стали — от 0,02% до 2,14%. Всё, что меньше 0,02% — это техническое железо. Всё, что больше 2,14% — это чугун.

Главное правило: чем больше углерода, тем твёрже и прочнее сталь. Но тем хуже она варится.

Углерод — ключевой элемент.

Углерод определяет всё:

· Мало углерода (до 0,25%). Низкоуглеродистая сталь. Мягкая, пластичная, варится отлично. Ст3, 20, 10.
· Среднеуглеродистая (0,25–0,6%). Прочнее, но склонна к закалке. Варится сложнее. Сталь 45, 40Х.
· Высокоуглеродистая (0,6–2,14%). Твёрдая, хрупкая, для инструмента. Варится плохо. У7, У8, У10.

Для новичка — низкоуглеродистая сталь. Она прощает ошибки. Ст3 — то, что нужно для тренировки.

Что такое свариваемость.

Свариваемость — это способность металла давать качественный шов без трещин, пор и других дефектов.

Она зависит от:

· Химического состава. Углерод, сера, фосфор — ухудшают. Марганец, никель — улучшают.
· Толщины. Толстый металл отводит тепло быстрее — нужен подогрев.
· Жёсткости конструкции. Жёстко закреплённая деталь трещит сильнее.
· Условий сварки. Холод, ветер, влага — всё против тебя.

Четыре группы свариваемости:

· Хорошая. Варится без проблем. Ст3, 20, 09Г2С.
· Удовлетворительная. Нужны меры: подогрев, режим. 30, 35, 15ХСНД.
· Ограниченная. Подогрев, термообработка. 40, 45, 40Х.
· Плохая. Специальные меры. У8, У10, чугун.

Что ещё в стали.

Кроме углерода, в стали есть:

· Марганец (Mn). Повышает прочность и пластичность. До 1% — норма. Больше — легирующий элемент.
· Кремний (Si). Повышает прочность, но снижает коррозионную стойкость. До 0,3% — примесь, больше — легирование.
· Сера (S). Вредная примесь. Вызывает горячие трещины. Должна быть до 0,05%.
· Фосфор (P). Вредная примесь. Даёт хладноломкость. Должен быть до 0,04%.
· Хром (Cr). Повышает твёрдость, прочность, коррозионную стойкость.
· Никель (Ni). Повышает прочность, вязкость, пластичность.
· Молибден (Mo). Повышает прочность, жаропрочность.

Легированные стали.

Если в сталь специально добавляют элементы — она становится легированной.

· Низколегированная. До 2,5% добавок. 09Г2С, 10ХСНД.
· Среднелегированная. 2,5–10%. 30ХГСА, 40ХН.
· Высоколегированная. Больше 10%. 12Х18Н10Т, 08Х18Н10.

Чем больше легирующих — тем сложнее варить. Они меняют теплопроводность, склонность к закалке, окисляемость.

Маркировка стали.

Пример: Ст3сп

· Ст — сталь.
· 3 — номер марки (чем выше, тем больше углерода).
· сп — спокойная (полностью раскисленная).

Пример: 09Г2С

· 09 — 0,09% углерода.
· Г — марганец.
· 2 — до 2% марганца.
· С — кремний.

Пример: 12Х18Н10Т

· 12 — 0,12% углерода.
· Х18 — 18% хрома.
· Н10 — 10% никеля.
· Т — титан.

Буквенные обозначения легирующих элементов:

· Г — марганец
· С — кремний
· Х — хром
· Н — никель
· М — молибден
· В — вольфрам
· Т — титан
· Ф — ванадий
· Д — медь
· Ю — алюминий
· Б — ниобий
· Р — бор
· Ц — цирконий

Что происходит с металлом при сварке.

Ты греешь металл дугой. Что при этом:

· Металл плавится. В ванне он смешивается с присадкой.
· Застывает. Кристаллизуется, образуя шов.
· Рядом — нагрев, но без плавления. Это ЗТВ — зона термического влияния.
· Структура меняется. Зерно растёт, появляются закалочные структуры.
· Возникают напряжения. От нагрева, усадки, жёсткости.

Что это значит для новичка.

· Начинай с низкоуглеродистой стали. Ст3, 20 — идеально для тренировки.
· Не берись сразу за нержавейку, чугун, инструменталку. Это отдельные истории.
· Читай маркировку. Понимаешь, что за сталь — знаешь, чего ждать.
· Чем больше углерода, тем сложнее. Это правило работает всегда.

Главное.