- Độ dai va đập yêu cầu
- Độ nhạy cảm xuất hiện vết nứt
- Tính hàn của vật liệu cơ bản
4.6.1. Chọn vật liệu hàn căn cứ vào độ cứng của mối hàn đắp
Nhƣ ta đã biết độ cứng là thƣớc đo sức bền của vật liệu khi bị va chạm hay bị trầy xƣớc và đƣợc đo bằng các đơn vị là HRC, HB, HV. Độ cứng là một chỉ tiêu quan trọng trong cơ khí, liên quan ch t chẽ đến độ bền của vật liệu.
Để thực hiện đƣợc điều này ta phải chọn loại que hàn đắp cứng ho c dây hàn lõi thuốc sao cho mối hàn đắp đảm bảo đạt ngay độ cứng, độ chịu mài mòn (45 – 50)HRC sau khi hàn.
4.6.2. Chọn vật liệu hàn căn cứ vào độ bền và độ dãn dài yêu cầu của mối hàn đắp đắp
Độ bền và độ dãn dài tƣơng đối là hai chỉ tiêu kỹ thuật rất quan trọng đối với các loại thép dùng để chế tạo các chi tiết trong chế tạo máy, đó chính là các thông số chính làm cơ sở cho việc tính toán và chọn vật liệu cho việc chế tạo các chi tiết máy.
Hai thông số chính phản ánh độ bền của mỗi loại vật liệu đó là độ bền kéo
b và giới hạn chảy ch.
Độ bền là thông số đánh giá mức độ làm việc, khả năng chịu tải trọng của mỗi loại vật liệu. Với mỗi điều kiện làm việc khác nhau, mức độ tải trọng khác nhau, sẽ tiến hành chọn loại vật liệu có độ bền phù hợp nhằm đáp ứng đƣợc tuổi thọ, độ tin cậy và hệ số an toàn của kết cấu.
Thép hợp kim thấp cƣờng độ cao có độ bền rất cao đ c biệt là giới hạn chảy cũng cao. Thƣờng thƣờng tỷ lệ giữa giới hạn chảy và giới hạn bền (ch/b) tăng lên cùng với sự tăng lên của giới hạn bền. Do vậy ta phải chọn sao cho vật liệu hàn có cơ tính bảo đảm sau khi hàn mối hàn có giới hạn bền và giới hạn chảy lớn hơn ho c tƣơng đƣơng với kim loại cơ bản.
43
Độ dãn dài tƣơng đối cũng là một tiêu chuẩn cần đƣợc quan tâm, nếu độ dãn dài không đạt tiêu chuẩn cho phép thì rất dễ xuất hiện hiện tƣợng nứt sau khi hoàn tất quá trình hàn. Do vậy độ dãn dài tƣơng đối cũng cần phải đƣợc quan tâm sao cho càng cao càng tốt. Thƣờng thƣờng đồ dãn dài tƣơng đối tiêu chuẩn của các loại thép trong khoảng từ 18 – 26%.
Để thực hiện đƣợc điều này thông thƣờng ngƣời ta chọn vật liệu hàn có cơ tính cao hơn vật liệu cơ bản để nhằm đảm bảo cơ tính làm việc trong trƣờng hợp mối hàn có khuyết tật, giảm tiết diện m t cắt chịu lực ho c mối hàn bị giảm cơ tính trong quá trình hàn.
Hàm lƣợng các nguyên tố hợp kim của vật liệu hàn cũng đƣợc chọn cao hơn kim loại cơ bản vì trong quá trình hàn dƣới tác động của hồ quang các nguyên tố hợp kim sẽ bị oxy hoá và do đó hàm lƣợng các nguyên tố hợp kim trong mối hàn sẽ thấp hơn so với kim loại cơ bản.
4.6.3. Chọn vật liệu hàn căn cứ vào độ dai va đập
Độ dai va đập là một thông số dùng để phản ánh các đ c tính chống lại sự phá huỷ dòn và khả năng hấp thụ năng lƣợng riêng của các mẫu thép nói chung.
Một vài yếu tố ảnh hƣởng tới độ dai va đập của thép các bon thƣờng và thép hợp kim thấp cƣờng độ cao đó chính là: thành phần hoá học của thép, nhiệt luyện, cấu trúc kim loại, độ hạt kết tinh, nhiệt độ làm việc, nhiệt độ hoá già, vùng ảnh hƣởng nhiệt. Đ c biêt độ dai va đập của các loại thép giảm mạnh khi chi tiết làm việc trong điều kiện nhiệt độ thấp, lúc này rất dễ xuất hiện hiện tƣợng phá huỷ dòn của kết cấu.
Trong giới hạn nghiên cứu về độ dai va đập của kim loại cơ bản để chọn vật liệu hàn phù hợp, ta sẽ đi sâu nghiên cứu sự ảnh hƣởng của các yếu tố sau đến độ dai va đập.
Thành phần hoá học của vật liệu
Các nguyên tố hợp kim có ảnh hƣởng trực tiếp đến độ dai va đập của các loại thép và khả năng giữ đƣợc nó ở nhiệt độ thấp.
44
Độ dai va đập của các loại thép thƣờng thƣờng đƣợc nâng cao khi giảm hàm lƣợng các bon và tăng hàm lƣợng mangan.
Ni, Al và Ti cũng làm tăng độ dai va đập của vật liệu, đ c biệt là Ni có thể giữ đƣợc độ dai va đập của thép ở nhiệt độ thấp.
Hàm lƣợng Si <2% cũng làm giảm độ dai va đập. P, S, C làm giảm độ dai va đập
Cu và Cr có hàm lƣợng >0.5% cũng làm giảm độ dai va đập O2 và N2 cũng làm giảm độ dai va đập
Nhiệt luyện và độ dai va đập
Độ dai va đập của các loại thép, mà đ c biệt là thép hợp kim có thể tăng lên nhờ các biện pháp nhiệt luyện.
Thép đƣợc thƣờng hóa có độ dai va đập tốt hơn nhiều so với thép cán.
Tôi và ram cao thép các bon thấp với cấu trúc mactenxits cho ta loại thép có độ dai va đập rất tốt.
Tuy vậy một số thép sẽ bị giảm độ dai va đập, bị dòn khi áp dụng phƣơng pháp nhiệt luyện mối hàn (PWHT) sau khi hàn.
Kích thước hạt kết tinh
Thông thƣờng độ hạt kết tinh càng nhỏ thì cho độ dai va đập càng tốt.
Nếu hoàn tất quá trình cán thép ở nhiệt độ thấp, thép sẽ có cấu trúc hạt ferite nhỏ mịnvà làm tăng độ dai va đập của thép. Ho c có hể cho thêm một lƣợng nhỏ Al ho c Ti ta cũng đạt đƣợc kết quả tƣơng tự.
Từ những yếu tố chính đã đƣợc đề cập ở trên, căn cứ vào đó ta có thể xác định đƣợc tƣơng đối chính xác độ dai va đập và khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp của kim loại cơ bản cũng nhƣ của vật liệu hàn.
Những kết cấu hàn của thép hợp kim cƣờng độ cao thƣờng hay có sự tập trung ứng suất đồng thời độ dai tại vùng ảnh hƣởng nhiệt giảm do sự thay đổi cấu trúc mạng tinh thể, do vậy rất dễ xuất hiện hiện tƣờng phá huỷ dòn, đ c biệt là đối với những chi tiết làm việc trong điều kiện nhiệt độ thấp.
45
Vì những lý do trên nên khi chọn vật liệu hàn cho các chi tiết bằng thép hợp kim cƣờng độ cao, phải chọn vật liệu hàn có độ dai va đập cao hơn vật liệu thép cơ