| Химический состав в % стали 15ХСНД | ||
| C | 0,12 — 0,18 |  |
| Si | 0,4 — 0,7 | |
| Mn | 0,4 — 0,7 | |
| Ni | 0,3 — 0,6 | |
| S | до 0,04 | |
| P | до 0,035 | |
| Cr | 0,6 — 0,9 | |
| N | до 0,008 | |
| Cu | 0,2 — 0,4 | |
| As | до 0,08 | |
| Fe | ~97 | |
| Свойства и полезная информация: |
| Температура критических точек: Ac1 = 730 , Ac3(Acm) = 885 , Ar3(Arcm) = 803 , Ar1 = 650 Свариваемость материала: без ограничений. Способы сварки РДС и АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Флокеночувствительность: не чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: малосклонна. |
| Механические свойства стали 15ХСНД при Т=20oС | |||||||
| Прокат | Размер | Напр. | σв(МПа) | sT (МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) |
| Прокат | 40 | 500 | 21 | ||||
| Механические свойства стали 15ХСНД | |||||
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм | σ0,2 (МПа) |
σв(МПа) | δ5 (%) |
| 19281-73 | Сортовой и фасонный прокат | До 10 От 10 до 32 вкл. |
345 325 |
490 470 |
21 21 |
| 19282-73 | Листы и полосы в состоянии поставки | До 32 вкл. | 345 | 490 | 21 |
| 17066-80 | Листы горячекатаные | От 2 до 3,9 вкл. | — | 490 | 17 |
| Ударная вязкость стали 15ХСНД, (ГОСТ 19281-73) ГОСТ 19283-73, (Дж/см2) | |||
| Состояние поставки | Сечение, мм | Т= -40 °С | Т= -70 °С |
| Сортовой и фасонный прокат | От 5 до 10 От 10 до 20 вкл. Св. 20 до 32 вкл. |
KCV 39 29 29 |
KCV 34 29 — |
| Листы и полосы (образцы поперечные) | От 5 до 10 От 10 до 32 вкл. |
KCU 39 29 |
KCU 29 29 |
| Механические свойства стали 15ХСНД при повышенных температурах | |||
| Температура испытаний, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ10 (%) |
| Листы нормализированные | |||
| 20 200 300 400 500 |
370 370 360 375 300 |
620 590 610 590 365 |
20 15 11 14 17 |
| Механические свойства стали15ХСНД в зависимости от температуры отпуска | ||||||
| Температура отпуска, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) | HB |
| Закалка 900°С, вода | ||||||
| 200 300 400 500 600 |
1220 1160 1080 840 640 |
1450 1370 1170 930 740 |
10 10 11 15 20 |
56 57 58 62 68 |
78 — 78 118 176 |
425 410 360 275 220 |
| Предел выносливости стали 15ХСНД | |||
| σ-1, МПА |
J-1, МПА |
n | Состояние стали |
| 304 274-299 |
157 — |
— 107 |
В состоянии поставки образцы без надреза σв=490-560 МПа |
| Прокаливаемость стали 15ХСНД |
| Термообработка | Критическая твердость, HRCэ | Критический диаметр в воде | Критический диаметр в масле |
| Закалка 900°С | 36-48 24-35 |
30 — |
— 30 |
| Коррозионная стойкость стали 15ХСНД |
| Среда | Глубина, мм/год |
| Морская вода Грунт Воздух |
0,0435-0,0573 до 0,0179 до 0,0608 |
Общие рекомендации по технологии сварки стали 15ХСНД (и некоторых подобных низколегированных марок): в зависимости от требований, предъявляемых к сварным соединениям, толщины металла, размеров и жесткости конструкций, выбирают сталь, которую можно сваривать без последующей нормализации, либо используют рекомендуемую сталь и выбирают способ электрошлаковой сварки, уменьшающий перегрев, либо назначают высокотемпературную термообработку (нормализацию или отжиг в межкритическом интервале температур).
Выбор сталей с высокой стойкостью против перегрева необходим в случае изготовления толстостенных крупногабаритных конструкций особо ответственного назначения (например, сосудов высокого давления, работающих при низких температурах), когда другие методы повышения свойств соединений неприменимы. Конструкции, работающие при нормальных, а иногда и пониженных температурах, но не подвергающиеся тяжелым динамическим и ударным нагрузкам, например, станины ковочных прессов, гидрогенераторов и. электрических машин, корпуса и бандажи цементных печей, обшивки судов, баллеры рулей, изготовляют из низколегированных сталей типа 20ГСЛ, 15ХСНД и 08ГДНФЛ с применением электрошлаковой сварки без нормализации. Высокая работоспособность подобных соединений подтверждена безукоризненным многолетним опытом их эксплуатации.
Требуемая прочность сварных соединений сравнительно легко достигается путем применения низкоуглеродистых проволок, легированных повышенными количествами марганца (Св-10Г2, Св-08Г2С) либо марганцем, кремнием, никелем, хромом или молибденом в количестве до -1 % в различных сочетаниях (Св-08ГС, Св-10НМА, Св-08ГСМТ, Св-08ХМ и др.). Запас прочности швов, выполненных низколегированными проволоками, обычно небольшой. По этой причине для сварки соединений, подвергающихся многократной термообработке, рекомендуется применять проволоки с повышенным легированием (Св-08Г2С и Св-08ГС взамен Св-10Г2, Св-04Х2МА и 10Х2МА взамен Св-08ХМ, Св-08ГСМТ взамен Св-10НМА и т. д.).
Плавящиеся мундштуки обычно изготовляют из стали СтЗ или М16С, а электродную проволоку -из сталей, содержащих повышенное количество легирующих элементов. Хорошие результаты получаются, например, при сварке сталей типа 08ГДНФЛ или 20 (25) ГСЛ проволокой Св-08ХН2М.
Для сварки термоупрочненных низколегированных высокопрочных сталей рекомендуются электродные проволоки Св-10НМ и Св-08ХН2ГМЮ.
Помимо равнопрочности, к металлу шва могут предъявляться специальные требования, например жаропрочность и жаростойкость. Это учитывают при выборе марки проволоки. Для сварки соединений, работающих в различных агрессивных средах, предпочтительно используют проволоки той же системы легирования, что и основной металл.
При сварке конструкций из низколегированных сталей обычного назначения используют флюс АН-8. В случае сварки конструкций, не подвергаемых последующей перекристаллизационной термообработке, предпочтение следует отдавать низкокремнистому флюсу АН-22 или безокислительным флюсам типа АНФ-6.
Режимы электрошлаковой сварки низколегированных сталей мало отличаются от тех, которые рекомендованы для низкоуглеродистых сталей. Примеры режимов электрошлаковой сварки приведены в табл. 9.17.
В табл. 9.18 приведены рекомендуемые марки проволоки, термообработка и ожидаемые механические свойства для некоторых марок низколегированных сталей.
Для предотвращения кристаллизационных трещин при сварке особо жестких толстостенных конструкций необходимо снижать скорость подачи электродной проволоки в конечных участках шва, а также осуществлять местный подогрев конца шва до 423 — 473 К (150-200° С).
Соединения из низколегированных сталей обладают высокой стойкостью против холодных трещин. Однако при сварке ряда сталей в особенности с повышенным содержанием углерода и легирующих элементов необходимо учитывать опасность их возникновения в зоне термического влияния (п. 2.4). Для их предотвращения предварительно подогревают начальный участок шва или
участки с повышенной жесткостью, а также ограничивают время между окончанием сварки и термообработкой (кроме изделий из сталей 09Г2С, 10Г2С1, 16ГС). Для сталей типа 12ХМ максимальное время до термообработки кольцевых швов обычно не превышает 72 ч. Особо жесткие конструкции из среднеуглеродистых сталей рекомендуется подвергать отпуску непосредственно после окончания сварки.
Меры предосторожности против образования трещин необходимо усиливать при сварке в зимнее время, когда скорость охлаждения соединения возрастает. В этих случаях приходится еще более ограничивать время до термообработки соединений и предусматривать эту меру, так же как и предварительный подогрев, для менее жестких конструкций и менее легированных сталей. Поскольку зарождению и развитию холодных трещин способствуют дефекты в швах, рекомендуется сразу после окончания сварки их удалять.
Электрошлаковую сварку продольных швов цилиндрических обечаек и заготовок днищ выполняют без предварительного подогрева, а время до проведения термообработки после окончания сварки не устанавливают (за исключением случаев выполнения сварки в зимнее время). Сваривать кольцевые стыки и жесткие узлы из таких сталей, как 12ХМ, 20ГСЛ, 30ГСЛ, 30ХМЛ и др., необходимо с предварительным подогревом начального и конечного участков шва. Температура предварительного подогрева для низкоуглеродистых низколегированных сталей при этом может составлять 423-433 К (150-200° С), для среднеуглеродистых сталей 473-573 К (200-300° С).
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | — временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | — относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | — предел упругости, МПа | Jк | — предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | — предел текучести условный, МПа | σизг | — предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | — относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | — предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | — предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | — предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| ν | — относительный сдвиг, % | n | — количество циклов нагружения | |
| sв | — предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | — удельное электросопротивление, Ом·м | |
| ψ | — относительное сужение, % | E | — модуль упругости нормальный, ГПа | |
| KCU и KCV | — ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2 | T | — температура, при которой получены свойства, Град | |
| sT | — предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | — коэффициент теплопроводности (теплоХотСтилость материала), Вт/(м·°С) | |
| HB | — твердость по Бринеллю | C | — удельная теплоХотСтилость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | — твердость по Виккерсу | pn и r | — плотность кг/м3 | |
| HRCэ | — твердость по Роквеллу, шкала С | а | — коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ), 1/°С | |
| HRB | — твердость по Роквеллу, шкала В | σtТ | — предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | — твердость по Шору | G | — модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
|
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ |
