Caractéristiques de soudage des matériaux métalliques couramment utilisés

La soudabilité des matériaux métalliques fait référence à la capacité des matériaux métalliques à obtenir d'excellents joints de soudage dans des conditions telles que certains procédés de soudage, notamment les méthodes de soudage, les matériaux de soudage, les spécifications de soudage et les formes structurelles de soudage. Un métal, s'il peut être utilisé de manière plus courante et si un simple procédé de soudage permet d'obtenir d'excellents joints de soudure, on considère que ce métal présente de bonnes performances de soudage. La soudabilité des matériaux métalliques est généralement divisée en deux aspects : la soudabilité par procédé et la soudabilité par utilisation.

1. Soudage de l'acier au carbone

(1) Soudage d'acier à faible teneur en carbone

L'acier à faible teneur en carbone a une faible teneur en carbone et une faible teneur en manganèse et en silicium. Dans des circonstances normales, cela ne provoquera pas de durcissement structurel grave ni de trempe de la structure due au soudage. Ce type d'acier a une excellente plasticité et une excellente résistance aux chocs, et la plasticité et la ténacité de ses joints soudés sont également bonnes. Extrêmement bon. Le préchauffage et le postchauffage ne sont généralement pas nécessaires pendant le soudage, et aucune mesure de procédé spéciale n'est requise pour obtenir des joints soudés de qualité satisfaisante. Par conséquent, l’acier à faible teneur en carbone présente d’excellentes performances de soudage et possède les meilleures performances de soudage parmi tous les aciers. Types d'acier.

(2) Soudage d'acier au carbone moyen

L'acier à moyenne teneur en carbone a une teneur en carbone plus élevée et sa soudabilité est pire que celle de l'acier à faible teneur en carbone. Lorsque le CE est proche de 0,25%, la soudabilité est bonne. À mesure que la teneur en carbone augmente, sa tendance au durcissement augmente et, sous l'influence de la chaleur, il est facile de produire une structure martensitique avec une faible plasticité dans la zone. Lorsque la construction soudée est très rigide ou que les matériaux de soudage et les paramètres du processus sont mal sélectionnés, des fissures à froid sont susceptibles de se produire. Lorsque le soudage multicouche consiste à souder la première couche de soudure, le métal de base est fusionné à la soudure. La forte proportion de carbone qu'il contient augmente la teneur en carbone, en soufre et en phosphore, ce qui facilite la production de fissures thermiques. De plus, lorsque la teneur en carbone est élevée, la sensibilité des pores augmente également.

(3) Soudage d'acier à haute teneur en carbone

L'acier à haute teneur en carbone avec un CE supérieur à 0,6 % présente une trempabilité élevée. Il est facile de produire de la martensite dure et cassante à haute teneur en carbone. Il est facile de produire des fissures dans la soudure et dans la zone affectée par la chaleur, ce qui rend le soudage difficile. Ce type d’acier n’est donc généralement pas utilisé pour fabriquer des structures soudées. , et utilisés pour fabriquer des composants ou des pièces de haute dureté ou résistants à l'usure, la majeure partie de leur soudage consiste à réparer des pièces endommagées. Ces pièces doivent être recuites avant le soudage pour réduire les fissures de soudage, puis traitées thermiquement à nouveau après le soudage. .

2. Soudage d’aciers faiblement alliés à haute résistance

La teneur en carbone de l'acier à haute résistance faiblement allié ne dépasse généralement pas 0,20 % et le total des éléments d'alliage ne dépasse généralement pas 5 %. C'est précisément parce que l'acier à haute résistance faiblement allié contient une certaine quantité d'éléments d'alliage que ses performances de soudage sont quelque peu différentes de celles de l'acier au carbone. Les caractéristiques de soudage sont indiquées dans:

(1) Fissures de soudage dans les joints soudés

L'acier à haute résistance faiblement allié fissuré à froid contient du C.Mn.V.Nb et d'autres éléments qui renforcent l'acier, il est donc facile à durcir pendant le soudage. Ces structures durcies sont très sensibles. Par conséquent, si la rigidité est grande ou si la contrainte de retenue est élevée, un processus de soudage inapproprié peut facilement produire des fissures à froid. De plus, de telles fissures présentent un certain retard, ce qui est extrêmement préjudiciable. Pour les aciers à haute résistance faiblement alliés Mn-Mo-Nb et Mn-Mo-V, comme le 07MnCrMoVR, du fait du Nb.V.Mo est un élément qui favorise une forte sensibilité au réchauffage des fissures. Par conséquent, lors du traitement thermique après soudage de ce type d'acier, il convient de veiller à éviter la zone de température sensible des fissures de réchauffage afin d'éviter l'apparition de fissures de réchauffage.

(2) Fragilisation et ramollissement des joints soudés

Fragilisation par vieillissement sous contrainte Les joints soudés doivent subir différents procédés à froid (cisaillement de découpage, laminage en fût, etc.) avant d'être soudés. L'acier produira une déformation plastique. Si la zone est davantage chauffée entre 200 et 450 °C, un vieillissement sous contrainte se produira. La fragilisation due au vieillissement réduira la plasticité de l'acier et augmentera la température de transition fragile, entraînant une rupture fragile de l'équipement. Le traitement thermique après soudage peut éliminer ce vieillissement par contrainte de la structure soudée et restaurer la ténacité.

La zone affectée thermiquement du joint soudé est ramollie. En raison de l'action de la chaleur de soudage, l'extérieur de la zone affectée thermiquement (ZAT) de l'acier trempé et revenu à faible teneur en carbone est chauffé au-dessus de la température de revenu, en particulier la zone proche de Ac1, ce qui produira une zone de ramollissement à résistance réduite. La structure de la zone HAZ Le ramollissement augmente avec l'augmentation de l'énergie de la ligne de soudage et de la température de préchauffage, mais généralement la résistance à la traction de la zone ramollie est toujours supérieure à la limite inférieure de la valeur standard du matériau de base. Par conséquent, le problème de ramollissement de la zone affectée thermiquement de ce type d’acier doit simplement être correctement traité. , sans affecter les performances de ses articulations.

3. Soudage de l'acier inoxydable

L'acier inoxydable peut être divisé en quatre catégories selon ses différentes structures en acier, à savoir l'acier inoxydable austénitique, l'acier inoxydable ferritique, l'acier inoxydable martensitique. Acier inoxydable duplex austénitique-ferritique. Ce qui suit analyse principalement l’acier inoxydable austénitique et l’acier inoxydable bidirectionnel. caractéristiques de soudage.

(1) Soudage de l'acier inoxydable austénitique

L'acier inoxydable austénitique est plus facile à souder que les autres aciers inoxydables. Il ne subira aucune transformation de phase à aucune température et n'est pas sensible à la fragilisation par l'hydrogène. Le joint en acier inoxydable austénitique présente également une bonne plasticité et une bonne ténacité à l'état soudé. Les principaux problèmes du soudage sont : la fissuration à chaud du soudage, la fragilisation, la corrosion intergranulaire et la corrosion sous contrainte, etc. De plus, en raison d'une mauvaise conductivité thermique et d'un coefficient de dilatation linéaire élevé, les contraintes de soudage et les déformations sont importantes. Lors du soudage, un faible apport de chaleur de soudage doit être utilisé autant que possible, et le préchauffage ne doit pas être effectué et réduire la température intermédiaire. La température de la couche intermédiaire doit être contrôlée en dessous de 60 °C et les joints de soudure doivent être décalés. Pour réduire l'apport de chaleur, il ne faut pas augmenter excessivement la vitesse de soudage, mais adapter le courant de soudage à la réduction.

(2) Soudage de l'acier inoxydable austénitique ferritique bidirectionnel

L'acier inoxydable austénitique ferritique bidirectionnel est un acier inoxydable duplex composé de deux phases, l'austénite et la ferrite. Il combine les avantages de l'acier austénitique et de l'acier ferritique, il présente donc une résistance élevée, une bonne résistance à la corrosion et les caractéristiques d'un soudage facile. Actuellement, il existe principalement trois types d'acier inoxydable duplex : Cr18, Cr21 et Cr25. Les principales caractéristiques du soudage de ce type d’acier sont : une tendance thermique plus faible par rapport à l’acier inoxydable austénitique ; par rapport à l'acier inoxydable ferritique pur, il a une faible tendance à la fragilisation après le soudage et le degré de grossissement de la ferrite dans la zone affectée thermiquement par le soudage est également faible, de sorte que la soudabilité est meilleure. Étant donné que ce type d'acier possède de bonnes propriétés de soudage, aucun préchauffage ni postchauffage ne sont nécessaires pendant le soudage.