Πόσο επηρεάζει η περιεκτικότητα σε άνθρακα τη συγκολλητικότητα του χάλυβα Q345;
Ο άνθρακας (C) είναι ένα βασικό ευαίσθητο στοιχείο που επηρεάζει τη δυνατότητα συγκολλητικότητας του χάλυβα Q345. Το περιεχόμενό του καθορίζει άμεσα τον κίνδυνο ρωγμών, την ανθεκτικότητα των αρθρώσεων και την πολυπλοκότητα της επεξεργασίας κατά τη συγκόλληση, με πολύ μεγαλύτερο αντίκτυπο από άλλα στοιχεία (όπως MN, P και S). Συγκεκριμένα, ο αντίκτυπος της περιεκτικότητας σε άνθρακα στη δυνατότητα συγκόλλησης του χάλυβα Q345 εκδηλώνεται κυρίως στις ακόλουθες τρεις βασικές πτυχές, παρουσιάζοντας ένα σημαντικό "αποτέλεσμα της δόσης" (όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα, τόσο πιο έντονη είναι η αρνητική επίδραση):
1. Η περιεκτικότητα σε άνθρακα συσχετίζεται θετικά με τον κίνδυνο συγκόλλησης συγκόλλησης συγκόλλησης
Η ψυχρή ρωγμή (ρωγμές που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ψύξης μετά τη συγκόλληση, που συχνά εμφανίζονται στη θερμότητα - που επηρεάζεται από τη ζώνη ή ρίζα συγκόλλησης) είναι το σημαντικότερο ζήτημα που πρέπει να αποφευχθεί στη συγκόλληση του 345 και ο άνθρακας είναι η κύρια αιτία της ψυχρής ρωγμής:
Τάση σκλήρυνσης: Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα, τόσο μεγαλύτερη είναι η σκληρότητα του χάλυβα. Κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης, η θερμότητα - που επηρεάζεται από την ζώνη (HAZ) υφίσταται υψηλή - θερμοκρασία Austenitization ακολουθούμενη από ταχεία ψύξη, η οποία μπορεί εύκολα να σχηματίσει μια σκληρή και εύθραυστη δομή μαρτενσίτη (με σκληρότητα που υπερβαίνει τα 350 HV). Αυτό οδηγεί σε μια απότομη μείωση της ανθεκτικότητας σε αυτή τη ζώνη και μπορεί να προκαλέσει άμεσα ρωγμές λόγω υπολειμματικών τάσεων συγκόλλησης.
Για παράδειγμα, εάν η περιεκτικότητα σε άνθρακα του Q345 αυξάνεται από 0,16% σε 0,20% (κοντά στο πρότυπο ανώτερο όριο), η περιεκτικότητα σε μαρτενσίτη στο HAZ μπορεί να αυξηθεί κατά περισσότερο από 30%, αυξάνοντας τον κίνδυνο ψυχρής ρωγμής κατά 2-3 φορές.
Hydrogen-induced cracking: Carbon combines with diffusible hydrogen in the weld to form gases such as CH₄, which accumulate at the grain boundaries between the weld metal and the HAZ. When the hydrogen concentration exceeds a critical value (typically >5 ml/100 g), αντιδρά με υπολειμματικές τάσεις για να προκαλέσει ρωγμές. Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα, τόσο ισχυρότερο είναι το φαινόμενο "παγίδευσης" υδρογόνου και τόσο μεγαλύτερη είναι η ευαισθησία της ρωγμής. Επομένως, το GB/T 1591 - 2018 ορίζει αυστηρά ότι η περιεκτικότητα σε άνθρακα του Q345 πρέπει να είναι μικρότερη ή ίση με 0,20% (πάχος μικρότερο ή ίσο με 60mm). Ουσιαστικά, αυτό στοχεύει να διατηρηθεί ο κίνδυνος ψυχρής ρωγμής μέσα σε ένα αποδεκτό εύρος ελέγχοντας τον άνθρακα. Εάν η περιεκτικότητα σε άνθρακα υπερβαίνει το 0,20%, ακόμη και με προθέρμανση (150-250 βαθμοί) και μετά τη θέρμανση (250 βαθμούς για 2 ώρες), η ρωγμή είναι δύσκολο να αποφευχθεί πλήρως.
Ii. Η αυξημένη περιεκτικότητα σε άνθρακα μειώνει σημαντικά την ανθεκτικότητα των συγκολλημένων αρθρώσεων.
Η απαίτηση πυρήνα για τη συγκόλληση Q345 είναι η "αντιστοίχιση των ιδιοτήτων των αρθρώσεων με το βασικό μέταλλο" (ιδιαίτερα χαμηλό - σκληρότητα θερμοκρασίας) και η περιεκτικότητα σε άνθρακα είναι ζωτικής σημασίας για τη διαταραχή αυτής της ισορροπίας:
Weld metal toughness: During welding, carbon in the wire/electrode transfers to the molten pool. If the base metal carbon content is too high (e.g., >0,18%), το ισοδύναμο άνθρακα με μεταλλικό συγκόλλησης (CEQ) θα υπερβεί το πρότυπο, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό καρβιδίων δικτύου στη μικροδομή συγκόλλησης και μειώνοντας την απορρόφηση ενέργειας κρούσης (AKV). Τα μετρημένα δεδομένα δείχνουν ότι όταν η περιεκτικότητα σε άνθρακα του τετραγώνου τετραγώνων αυξάνεται από 0,14% σε 0,20%, η τιμή AKV της συγκόλλησης σε -20 βαθμούς μπορεί να μειωθεί από 50J σε κάτω από 30J (κάτω από την τυπική απαίτηση του 34J), επηρεάζοντας άμεσα τη δομική ασφάλεια.
Η θερμότητα - αντισταθμισμένη ζώνη (HAZ) σκληρότητα: Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα αυξάνει την αύξηση των κόκκων HAZ (ο άνθρακας προάγει την ανάπτυξη των ωστενίτη σε υψηλές θερμοκρασίες) και αυξάνει το ποσοστό των σκληρών και εύθραυστων δομών όπως ο μαρτενσίτης και ο δίδυμος, με αποτέλεσμα την ανθεκτικότητα σε αυτή τη ζώνη 30% {8} 50% χαμηλότερη από αυτή του βασικού μετάλλου. Για παράδειγμα, μετά τη συγκόλληση Q345 με περιεκτικότητα σε άνθρακα 0,20%, η τιμή AKV του HAZ σε -40 βαθμού μπορεί να είναι μικρότερη από 20J, παραλείποντας να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις για χάλυβα ηλεκτρονικής ποιότητας.
3. Η περιεκτικότητα σε άνθρακα καθορίζει την πολυπλοκότητα της διαδικασίας συγκόλλησης
Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα, τόσο αυστηρότερο είναι ο έλεγχος της διαδικασίας που απαιτείται για τη συγκόλληση Q345, η οποία αυξάνει άμεσα τη δυσκολία και το κόστος της διαδικασίας:
Η θερμοκρασία προθέρμανσης: Q345 με περιεκτικότητα σε άνθρακα 0,14% - 0,16% (λεπτή πλάκα, μικρότερη ή ίση με 16mm) μπορεί να συγκολληθεί σε θερμοκρασία δωματίου (δεν απαιτείται προθέρμανση). Εάν η περιεκτικότητα σε άνθρακα αυξηθεί σε 0,18%-0,20%, ακόμη και οι πλάκες πάχους 12 mm πρέπει να προθερμανθούν σε 80-120 βαθμούς (προθέρμανση σε πάνω από 150 μοίρες σε περιβάλλοντα χαμηλής θερμοκρασίας) για να αποφευχθεί η ρωγμή.
Heat Input Control: When welding high-carbon Q345 (>0,18%), η είσοδος θερμότητας (ρεύμα συγκόλλησης × τάση / ταχύτητα) πρέπει να περιορίζεται αυστηρά σε 15 - 30 kJ / cm. Η υπερβολική εισροή θερμότητας θα οδηγήσει σε χονδροειδείς κόκκους HAZ, ενώ πολύ χαμηλή εισροή θερμότητας θα οδηγήσει σε ταχεία ψύξη, η οποία μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε σχηματισμό μαρτενσίτη. Για χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα Q345 (<0.16%), the heat input range can be expanded to 10-40 kJ/cm, offering greater process adaptability.
Δημοσίευση - Θεραπεία συγκόλλησης: Υψηλή - Ο άνθρακας Q345 πρέπει να υποβληθεί σε ανόπτηση ανακούφισης στρες (που κρατάει σε 600 - 650 βαθμούς) μετά τη συγκόλληση. Διαφορετικά, η υπολειμματική τάση και η σκληρυμένη δομή μπορούν να συνδυαστούν για να προκαλέσουν καθυστερημένη ρωγμή. Ωστόσο, για το Q345 με χαμηλό άνθρακα (π.χ., 0,14%), αυτό το βήμα μπορεί να παραλειφθεί κατά τη συγκόλληση λεπτών πλακών, εξοικονόμηση χρόνου. Περίληψη: Ο αντίκτυπος της περιεκτικότητας σε άνθρακα στη συγκόλληση Q345
Η περιεκτικότητα σε άνθρακα είναι ο πρωταρχικός παράγοντας ελέγχου της συγκολλητικότητας Q345 και ο αντίκτυπός του μπορεί να ποσοτικοποιηθεί χρησιμοποιώντας ένα "κρίσιμο όριο":
Ασφαλής εύρος (C μικρότερη ή ίση με 0,16%): Εξαιρετική συγκόλληση, χαμηλός κίνδυνος ψυχρής ρωγμής, συμβατικές διεργασίες (δεν απαιτείται αυστηρή προθέρμανση) και συμμόρφωση με την άρθρωση> 90%.
Εύρος κινδύνου (0,16% Danger Range (C > 0.20%): Extremely poor weldability, with significant cold cracking and insufficient toughness. Even with specialized processes, joint reliability is difficult to guarantee, and the weld does not meet Q345 standard requirements. Therefore, in actual welding, Q345 with a lower carbon content (such as C=0.14%-0.16% marked in the material list) should be given priority. Especially for low-temperature environments (below -20°C) or thick plate (>20mm) δομές, μια μικρή διαφορά στην περιεκτικότητα σε άνθρακα (όπως το 0,02%) μπορεί να καθορίζει άμεσα την επιτυχία ή την αποτυχία της συγκόλλησης.