способ изготовления сварных деталей машин из низкоуглеродистых сталей

Формула изобретения

Способ изготовления сварных деталей машин из низкоуглеродистых сталей, включающий изготовление деталей под сварку, их сварку и отжиг, определение на образцах ударной вязкости, отличающийся тем, что перед отжигом деталей изготавливают опытную партию ударных образцов из сталей, подвергающихся сварке в деталях, отжигают образцы при температуре ниже 500°С, но не ниже 450°С с выдержкой не менее 4 ч, определяют ударную вязкость и балл карбидной сетки факультативно, оценивают значения ударной вязкости, при необходимости температуру отжига корректируют, отжигают промышленную партию сварных деталей.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к области машиностроения и может применяться при изготовлении сварных деталей машин из сталей, в частности из стали марки 09Г2С или аналогичных ей по химсоставу. Сталь 09Г2С широко применяется, например, при изготовлении шаровых газовых кранов типа "Борзиг", "Кобе", "ДУ", где основные узлы изготавливают сварными.

С целью устранения сварочных деформаций и напряжений сварные изделия отжигают. Это позволяет повышать сопротивление хрупким разрушениям, особенно при низких температурах эксплуатации. При изготовлении шаровых газовых кранов испытания сварных соединений выполняют при минус 60°C на ударных образцах с острым концентратором радиуса 0,25 мм. При этом образцы отбирают от свариваемых деталей и сварного соединения.

Руководящим документом РД РТМ 26-07-246-80 "Проектирование, изготовление и правила контроля сварных соединений стальной трубопроводной арматуры" предусмотрен отжиг после сварки низкоуглеродистых низколегированных сталей при температуре 600-650°C. При этом наблюдается случай пониженных значений ударной вязкости сталей. В книге: В.М.Сагалевич. Методы устранения сварочных деформаций и напряжений. М.: Машиностроение. 1974. 249 с. - рассматриваются температуры отжига от 500°C до 800°C с выдержкой до 4 ч.

Однако не учитывается при таком высоком отжиге возможность снижения ударной вязкости низкоуглеродистых конструкционных сталей за счет выделения хрупких карбидов по границам зерен - - карбидной сетки (Кс). Например, при испытании на межкристаллитную коррозию низкоуглеродистых коррозионностойких сталей (12Х18Н10Т и других) по ГОСТ 6032-89 делают специальный правоцирующий нагрев как раз при температуре 640-660°C с целью выделения карбидов по границам зерен.

За ближайший аналог взят способ изготовления сварных деталей машин с отжигом по РД РТМ 26-07-246-80.

Недостаток ближайшего аналога: высокий отжиг при температуре 600-650°C не гарантирует достаточную ударную вязкость сталей, подвергающихся сварке, т.к. возможно выделение карбидной сетки в их микроструктуре.

Задача изобретения: обеспечить стабильность высоких значений ударной вязкости свариваемых сталей и отсутствие в их микроструктуре грубой карбидной сетки.

Поставленная задача решается тем, что перед отжигом сваренных деталей изготавливают опытную партию ударных образцов из сталей, подвергающихся сварке в деталях, отжигают образцы при температуре ниже 500°C, но не ниже 450°C с выдержкой не менее 4 ч, определяют ударную вязкость и балл карбидной сетки факультативно, оценивают значения ударной вязкости, при необходимости температуру отжига корректируют, отжигают промышленную партию сваренных деталей.

Таким образом, отсутствие грубой карбидной сетки будет определяться снижением температуры отжига, а снятие сварочных напряжений - увеличенной выдержкой при отжиге.

Для реализации способа выполняют операции.

1. Изготавливают детали под сварку и одновременно - ударные образцы из тех же сталей.

2. Отжигают образцы при температуре ниже 500°C, но не ниже 450°C с выдержкой 4,5-5,0 ч.

3. Испытывают образцы с определением ударной вязкости.

4. На микрошлифах испытанных образцов (выборочно) определяют балл карбидной сетки по ГОСТ 8233-56.

5. Оценивают значения ударной вязкости на соответствие требованиям конструкторской документации.

6. Оценивают отсутствие в микроструктуре грубой карбидной сетки баллов 4...6.

7. При необходимости корректируют температуру отжига и отжигают промышленную партию сварных деталей.

8. Контролируют ударную вязкость.

Способ проверен практически путем термообработки ударных образцов, изготовленных из листовой стали 09Г2С с припуском под шлифовку после отжига. Часть образцов отжигали при температуре 650°C с выдержкой 2,0-2,5 ч, другая часть - без отжига. Для сравнения другую партию образцов предварительно нормализовали. Образцы изготовлены типа IX по ГОСТ 6996-66, поперечный надрез радиусом 0,25±0,025 мм выполнен методом оптико-шлифовки. Ударный изгиб образцов выполнен при температуре минус 60°C на копре мощностью 150 Дж. Результаты, показанные в таблице 1 по усредненным данным, подтверждают развитие в структуре стали карбидной сетки и, соответственно, падение ударной вязкости после высокотемпературного отжига при 650°C.

Таблица 1 Влияние отжига на ударную вязкость при отрицательной температуре и микроструктуру стали 09Г2С
Термообработка		Образец, №	KCV-60 Дж/см2	Kc, балл
Нормализация	Отжиг. 650°C 2-2,5 ч
-	-	1	27,0	2; 3
-	-	2	35,0	2; 3
-	-	3	25,0	4
-	-	4	24,0	2
-	-	5	32,0	2
-	-	Среднее	28,6	2,6
-	+	6	5,7	4; 5
-	+	7	5,7	4; 5
-	+	8	23,0	3; 4
-	+	9	3,4	3; 4
-	+	10	6,1	4; 5
-	+	Среднее	8,8	4,1
+	-	11	52,0	4; 5
+	-	12	50,0	2; 3
+	-	13	65,0	2; 3
+	-	14	54,0	4
+	-	15	66,0	4,5
+	-	Среднее	57,4	3,6
+	+	16	49,0	3; 4
+	+	17	8,7	4; 5
+	+	18	38,0	4; 5
+	+	19	84,0	3; 4
+	+	20	5,7	4; 5
+	+	Среднее	37,8	4,1
Примечание: с термообработкой (+), без термообработки (-)

Технический результат предлагаемого способа заключается в возможности стабилизировать значения ударной вязкости на уровне, удовлетворяющем требованиям конструкторской документации, в частности, для шаровых газовых кранов для деталей из стали 09Г2С - не менее 25 Дж/см² (KCV^-60). Это позволяет устранить "сбои" в производстве при ремонтных работах шаровых кранов или при изготовлении другой техники с применением сварки низкоуглеродистых сталей.