Свариваемость – это свойство или сочетание свойств металлов образовывать
при установленной технологии сварки соединение, которое отвечает всем
требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия, т. е.
она представляет собой способность одно– и разнородных металлов и
сплавов давать такое сварное соединение, которое при определенных
условиях (нагрузки, температура, воздействие внешней среды и пр.) не
будет разрушаться.
Если металлы и сплавы содержат в своем составе элементы, которые
отличаются неограниченной взаимной растворимостью, то они хорошо
свариваются и не дают соединений, которые негативно влияют на свойства
сварного шва. Это можно сказать, например, о таких парах, как железо и
хром, железо и ванадий, молибден и тантал, никель и медь, хром и титан и
др. Прекрасно
свариваются однородные металлы и сплавы, например медь с медью, чугун с
чугуном, сталь со сталью и др.
Если металлы (например, свинец и медь) и сплавы в жидком состоянии дают
несмешивающиеся слои, т. е. о них нельзя сказать, что им свойственна
высокая взаимная растворимость, то их сварка неосуществима. Это
означает, что они настолько разнородны, что взаимная кристаллизация
невозможна. С трудом свариваются железо и магний, алюминий и висмут и
др. Для облегчения этого процесса в смесь вводятся такие металлы,
которые способны взаимно растворяться и с тем, и с другим соединяемым
компонентом.
Таким образом, свариваемость металлов и сплавов во многом определяется
их химическим составом. В качестве примера рассмотрим железоуглеродистые
сплавы, которые в этом плане очень показательны. Свариваемость
углеродистой стали определяется содержанием присутствующих в
ней примесей. Углерод – один из главных элементов в стали, от которого
во многом зависят свойства данного материала в процессе обработки. Это
относится и к свариваемости: с повышением содержания углерода
свариваемость стали ухудшается. Например, хорошо свариваются
низкоуглеродистые стали, в которых количество углерода не превышает 0,25
%; среднеуглеродистые стали с содержанием углерода не более 0,35 % тоже
свариваются неплохо. При дальнейшем повышении данного параметра
свариваемость сталей заметно ухудшается. Это проявляется в том, что в
околошовной зоне образуются закалочные структуры, трещины, а сам шов
приобретает пористость.
Чтобы сварное соединение получилось качественным, необходимо прибегать к
различным технологическим приемам, об одном из которых уже упоминалось
ранее (о введении легирующих компонентов).
Помимо свойств основного металла, для
свариваемости имеют значение и другие факторы, а именно:
вид и режим сварки;
состав присадок и флюса;
вид защитного газа (например, для углеродистой стали азот в качестве
газовой среды не подходит, поскольку он растворится в металле и вызовет
его старение; для меди и цинка такая среда, напротив, благоприятна, так
как азот практически не растворяется в легкоплавких металлах).
Для определения свариваемости металлов и сплавов разработано более 150
способов.