כמה תכולת הפחמן משפיעה על יכולת הריתוך של פלדת Q345?

כמה תכולת הפחמן משפיעה על יכולת הריתוך של פלדת Q345?
פחמן (C) הוא אלמנט רגיש למפתח המשפיע על יכולת הריתוך של פלדת Q345. תוכנו קובע ישירות את סיכון הסדק, קשיחות המפרקים ומורכבות התהליך במהלך ריתוך, עם השפעה גדולה בהרבה מאלמנטים אחרים (כמו MN, P ו- S). באופן ספציפי, ההשפעה של תכולת הפחמן על יכולת הריתוך של פלדת Q345 באה לידי ביטוי בעיקר בשלושת ההיבטים העיקריים הבאים, ומציגה "אפקט מינון" משמעותי (ככל שתכולת הפחמן גבוהה יותר, כך ההשפעה השלילית בולטת יותר):
1.
סדקים קרים (סדקים המתרחשים בתהליך הקירור לאחר ריתוך, המתרחשים לעתים קרובות בחום - אזור מושפע או שורש הריתוך) הוא הנושא החשוב ביותר להימנע מריתוך Q345, והפחמן הוא הגורם העיקרי לפיצוח קור:
נטיית התקשות: ככל שתכולת הפחמן גבוהה יותר, כך יכולת ההתקשות של הפלדה גבוהה יותר. במהלך הריתוך, החום - האזור המושפע (HAZ) עובר - אוסטניטיזציה בטמפרטורה ואחריו קירור מהיר, שיכול בקלות ליצור מבנה מרטנסיט קשה ושביר (עם קשיות העולה על 350 כ"ס). זה מוביל לירידה חדה בקשיחות באזור זה, ויכול לגרום ישירות לפיצוח כתוצאה ממתח ריתוך שיורי.
לדוגמה, אם תכולת הפחמן של Q345 עולה מ- 0.16% ל- 0.20% (קרוב לגבול העליון הסטנדרטי), תכולת המרטנסייט ב- HAZ יכולה לעלות ביותר מ -30%, מה שמגדיל את הסיכון לפיצוח קר פי 2-3 פעמים.
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 מ"ל/100 גרם), זה מגיב עם לחץ שיורי כדי לגרום לסדקים. ככל שתכולת הפחמן גבוהה יותר, כך "אפקט הלכידה" מימן חזק יותר ורגישות הסדק גדולה יותר. לפיכך, GB/T 1591 - 2018 קובע בקפדנות שתכולת הפחמן של Q345 חייבת להיות פחותה או שווה ל 0.20% (עובי פחות או שווה ל 60 מ"מ). בעיקרו של דבר, זה נועד לשמור על הסיכון לפיצוח קר בטווח מקובל על ידי שליטה בפחמן. אם תכולת הפחמן עולה על 0.20%, אפילו עם חימום מראש (150-250 מעלות) וחימום לאחר חימום (250 מעלות למשך שעתיים), קשה להימנע מפסחייה לחלוטין.

II. תכולת הפחמן המוגברת מפחיתה משמעותית את הקשיחות של המפרקים המרותכים.

דרישת הליבה לריתוך Q345 היא "התאמת תכונות משותפות למתכת הבסיס" (במיוחד {}}} קשיחות טמפרטורה), ותכולת הפחמן היא קריטית לשיבוש איזון זה:

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%), המקבילה של פחמן המתכת הריתוך (CEQ) תעלה על הסטנדרט, וכתוצאה מכך היווצרות קרבידי רשת במבנה הריתוך והפחתת ספיגת אנרגיית ההשפעה (AKV). נתונים מדודים מראים שכאשר תכולת הפחמן של מתכת בסיס Q345 עולה מ- 0.14% ל- 0.20%, ערך ה- AKV של הריתוך במעלות יכול לרדת מ- 50J ל- מתחת ל 30J (מתחת לדרישה הסטנדרטית של 34J), ולהשפיע ישירות על הבטיחות המבנית.

חום - קשיחות אזור (HAZ): תכולת פחמן גבוהה יותר מגדילה את גיר התבואה (פחמן מקדם צמיחת תבואה של אוסטניט בטמפרטורות גבוהות) ומגדילה את שיעור המבנים הקשים והשבילים כמו מרטנסיט ובאיין, וכתוצאה מכך קשיחות באזור זה 30% -} נמוך יותר מ -50%. לדוגמה, לאחר ריתוך Q345 עם תכולת פחמן של 0.20%, ערך ה- AKV של האז של -40 מעלות עשוי להיות פחות מ- 20J, מה שאינו עומד בדרישות לפלדה בדרגה אלקטרונית.
3. תכולת הפחמן קובעת את מורכבות תהליכי הריתוך
ככל שתכולת הפחמן גבוהה יותר, כך בקרת התהליך הנדרשת לריתוך Q345, מה שמגדיל ישירות את הקושי ואת עלות התהליך:
טמפרטורת חימום מראש: Q345 עם תכולת פחמן של 0.14% - 0.16% (צלחת דקה, פחות או שווה ל 16 מ"מ) ניתן לרתך בטמפרטורת החדר (אין צורך בחימום מראש). אם תכולת הפחמן עולה ל -0.18%-0.20%, יש לחמום מראש אפילו צלחות בעלות 12 מ"מ ל -80-120 מעלות (לחימום מראש ל -150 מעלות בסביבות בטמפרטורה נמוכה) כדי למנוע פיצוח.
Heat Input Control: When welding high-carbon Q345 (>0.18%), יש להגביל בקפדנות את כניסת החום (זרם ריתוך × מתח / מהירות) ל 15 - 30 kJ / ס"מ. כניסת חום מוגזמת תביא לגרגירי HAZ גסים, בעוד שכניסת חום נמוכה מדי תביא לקירור מהיר, מה שיכול להוביל בקלות להיווצרות מרטנסייט. עבור Q345 דלת פחמן (<0.16%), the heat input range can be expanded to 10-40 kJ/cm, offering greater process adaptability.
הודעה - טיפול ריתוך: גבוה - פחמן Q345 חייב לעבור חישול הקלה במתח (מחזיק ב 600 - 650 מעלות) לאחר הריתוך. אחרת, לחץ שיורי והמבנה המוקשה יכולים לשלב כדי לגרום לפיצוח מתעכב. עם זאת, עבור Q345 דלת פחמן (למשל, 0.14%), ניתן להשמיט שלב זה בעת ריתוך צלחות דקות, וחוסך זמן. סיכום: ההשפעה של תכולת הפחמן על יכולת הריתוך Q345

תכולת הפחמן היא גורם השליטה העיקרי ביכולת ריתוך Q345, וניתן לכמת את השפעתו באמצעות "סף קריטי":

טווח בטוח (C פחות או שווה ל 0.16%): יכולת ריתוך מעולה, סיכון נמוך לפיצוח קר, תהליכים קונבנציונליים (אין צורך בחימום מראש קפדני) ותאימות לקשיחות המפרקים> 90%;

טווח סיכונים (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 (>מבנים 20 מ"מ), הבדל קטן בתכולת הפחמן (כגון 0.02%) עשוי לקבוע ישירות את ההצלחה או כישלון הריתוך.