Home Chuyên ngành TÍNH HÀN CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

TÍNH HÀN CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

by minhhoang
35 views

1 . Khái niệm về tính hàn của kim loại và hợp kim

1.1 Khái niệm

Người ta dùng khái niệm tính hàn đổ chỉ mức độ dễ hàn hay khó hàn đối với một vật liệu cơ bản nào đó, nói cách khác tính hàn là tổ hợp các tính chất của kim loại hay hợp kim cho phép nhân được liên kết hàn thỏa mãn các yêu cầu và chất lượng cần thiết.

1.2 Phân loại tính hàn

Theo truyền thống tính hàn của vật liệu được quy ước chia thành 4 nhóm như sau:

1.2.1. Vật liệu có tính hàn tốt. Bao gồm các loại vật liệu cho phép hàn được bằng nhiều phương pháp hàn khác nhau, chế độ hàn có thể điều chỉnh được trong một phạm vi rộng, không cần sử dụng các biện pháp công nghệ phức tạp (như nung nóng sơ bộ, nung nóng kèm theo, nhiệt luyện sau khi hàn,…) mà vẫn đảm bảo nhận được liên kết hàn có chất lượng mong muốn. Thép cacbon thấp và phần lớn thép hợp kim thấp đều thuộc nhóm này.

1.2.2. Vật liệu có tính hàn thỏa mãn (hay còn gọi là có tính hàn trung bình). So với nhóm trên, nhóm này chỉ thích hợp với một số phương pháp hàn nhất định, các thông số của chế’ độ hàn chỉ có thể dao động trong một phạm vi hẹp, yêu cầu về vật liệu hàn chặt chẽ hơn. Một số biện pháp công nghệ như nung nóng sơ bộ, giảm tốc độ nguội và xử lý nhiệt sau khi hàn,… có thể được sử dụng.

Một số mác thép hợp kim thấp, thép cacbon và hợp kim trung bình thuộc nhóm này.

1.2.3. Vật liệu có tính hàn hạn chế. Gồm những loại vật liệu cho phép nhận được các liên kết hàn với chất lượng mong muốn trong các điều kiện khắt khe về công nghệ và vật liệu hàn. Thường phải sử dụng các biện pháp xử lí nhiệt hoặc hàn trong những môi trường bảo vệ đặc biệt (khí trơ, chân không,…) ; chế độ hàn nằm trong một phạm vi rất hẹp. Tuy vậy, liên kết hàn vẫn có khuynh hướng bị nứt và dễ xuất hiện các loại khuyết tật khác làm giảm chất lượng sử dụng của kết cấu hàn.
Phần lớn các loại thép cacbon cao, thép hợp kim cao thuộc nhóm này.

1.2.4. Vật liệu có tính hàn xấu. Thường phải hàn bằng các công nghệ đặc biệt, phức tạp và tốn kém. Tổ chức kim loại mối hàn tồi, dễ bị nứt nóng và nứt nguội. Cơ tính và khả năng làm việc của liên kết hàn thường thấp hơn so với vật liệu cơ bản. Ví dụ phần lớn các loại gang và một số hợp kim đặc biệt.

Trước đây, người ta nghĩ rằng có một số vật liệu không có tính hàn, tức là không thể hàn được. Tuy nhiên, với sự phát triển của khoa học công nghệ hàn, ngày nay chúng ta có thể khẳng định rằng tất cả vật liệu đều có tính hàn du chất lượng có thể đạt được rất khác nhau. Sự xuất hiện các vật liệu mới, những loại liên kết hàn mới đòi hỏi chúng ta phải thường xuyên cập nhật kiến thức, nghiên cứu và hoàn thiện các công nghệ thích hợp để tạo ra những kết cấu hàn có chất lượng cần thiết.

1.3. Đánh giá tính hàn của kim loại và hợp kim

Tính hàn của kim loại và hợp kim được đánh giá thông qua các chỉ tiêu như là:

  • Cơ tính và thành phần hóa học của kim loại mối hàn, của vùng ảnh hưởng nhiệt và của liên kết nói chung.
  • Khả năng chống nứt nóng, nứt nguội và ăn mòn tinh giới hạt.
    Xác định các chỉ tiêu đánh giá tính hàn bằng các mẫu thử được chuẩn bị, chế tạo (hàn) và thử nghiệm trên các thiết bị chuyên dùng phù hợp với các tiêu chuẩn và quy phạm hiện hành.
    Để đánh giá sơ bộ tính hàn của thép theo thành phần hóa học của nó có thể dựa vào một thông số sau đây.

1.3.1. Thông số về hàm lượng cacbon tương đương CE :
Hàm lượng cacbon tương đương được tính theo hàm lượng của cacbon và các nguyên tố hợp kim khác (Mn, Cr, Mo,…) có trong thép. Ví dụ đối với thép cacbon và thép hợp kim thấp :

Thông qua giá trị CE có thể đánh giá tính hàn của thép thuộc loại nào.
Theo kinh nghiệm sản xuất người ta cũng có thể đánh giá gần đúng tính hàn của thép theo thành phần hóa học bằng cách so sánh tổng lượng các nguyên tố hợp kim ∑H.K(%) với hàm lượng của cacbon có trong thép C(%) như bảng 1-1.

1.3.2. Thông số đánh giá nứt nóng HCS

Khi HCS ≥ 4, thép có thiên hướng nút nóng khi hàn.

Dể dàng nhận thấy lưu huỳnh được coi là nguyên nhân chính gây ra nứt nóng. Cacbon và phốt pho cùng với lưu huỳnh sẽ làm tăng mạnh khả năng nứt nóng. Trong lúc đó mangan, crôm, molipđen và vanađi có tác dụng cần trở lại sự nứt nóng.

1.3.3. Thông số đánh giá nứt nguội PL:

Trong đó : PCM – thông số biểu thị sự biến giòn của vùng ảnh hưởng nhiệt. Đối với thép hợp kim thấp :

HD – hàm lượng hydrô (H2) có trong kim loại mối hàn (ml/100g).
Khi PL ≥ 0,286 thì thép có thiên hướng nứt nguội.

Để hạn chế hiện tượng nứt nguội cần phải giảm hàm lượng các bon và hàm lượng hyđrô trong kim loại mối hàn (ví dụ dùng que hàn, thuốc hàn không ẩm có chứa ít H2).

1.3.4. Nhiệt độ nung nóng sơ bộ Tp:

Đối với thép các bon trung bình và cao, cũng như các loại thép hợp kim thường phải nung nóng sơ bộ trước khi hàn. Nhiệt độ nung nóng sơ bộ Tp có thể xác định theo công thức sau :

Trong đó, CE – hàm lượng cácbon tương đương của thép.

Bài viết liên quan