Нередко в производстве возникает необходимость изготовить хромированную аппаратуру, аппаратуру для нефтепроизводства и некоторые другие изделия, для чего необходима хромированная сталь. Если брать в сравнении с другими легированными сталями, то этот вид является более доступным по ценовой категории, не поддается ржавению и является стойким в кислотам. Кстати говоря, по своим характеристикам она не отличается от более дорогих вариантов. Свойства, которые можно купить по более доступной цене- не должны быть незамеченными.
К какому виду отнести сталь, в зависимости от процентного содержания?
Существует два вида стали, которые разнятся между собой в зависимости от того, какой процент хрома будет содержаться в нем. Среднелегированные – это те, в которых содержится-4-14% хрома, а высоколегированные — те, которые более 14%. Первые применяются, как правило, в тех конструкциях, которые в дальнейшем не будут требовать высокой прочности, но обеспечат защиту от коррозии – в таких сплавах содержится порядка 0,15% углерода.
Высоколегированные хромистые стали же содержат в себе 0,35% углерода и имеют более широкие характеристики: они используются для очень прочных изделий, а также защищают их от кислот и коррозии.
Как повысить прочность хромированных сталей?
Иногда, в определенных ситуациях возникает необходимость повысить прочность изделий, изготовленных из хрома. Например, если эти изделия изготавливаются для газовых установок, которые в последствии могут поддаваться газовой коррозии. Для того, чтобы защитить изделие в таких условиях, в состав сплава, как правило, добавляют 2% кремния или же 0,6% алюминия.
Кроме того, можно повысить и жаропрочность изделия, если добавить в его состав 0,6% молибдена. Обратите внимание и на тот факт, что для того, чтобы свариваемость изделия была более простой, чтобы улучшить ее, в состав сплава можно добавить титан. В таком случае у вас не возникнет проблем со сваркой хромистой стали. Важно помнить!
Когда сталь будет нагреваться до определенной температуры – 400-900 градусов, она, естественно вызовет определенную реакцию, которая в последствии лишит изделие возможности бороться с коррозией. Если в стали будут содержаться карбиды хрома, то коррозия будет появляться в последствии не только не поверхности изделия, но и внутри него. Этот вид коррозии является наиболее опасным, потому что может потихоньку уничтожить металл изнутри, делая его очень хрупким.
Чем больше в хромистой стали будет содержаться углерода, тем сильнее она будет поддаваться появлению карбидов. Такая проблема и является основной при желании сварить хромистые стали. Более того, не забывайте и о том, что хромистые стали имеют яркое отличие от других, они самостоятельно закаливаются на воздухе при охлаждении, при этом шов делается более хрупким и твердым. Закалка обязательно вызовет напряжение внутри, которые в последствии приведут к тому, что появятся трещины внутри металла.
Учитывайте все детали для того, чтобы сварка хрома была наиболее простой и доступной для ваших изделий!
Применяют покрытия двух типов. Для декоративных и антикоррозионных целей часто используют трехслойное электролитическое покрытие (медь—никель—хром). В зависимости от назначения оно имеет толщину до 40 мкм. Металл покрытия имеет повышенное электрическое сопротивление и большую температуру плавления относительно стали. Режим сварки применяют тот же, что и для непокрытых сталей аналогичных толщин. В литом ядре образуется сложный сплав, поэтому характер разрушения меняется на менее вязкий. Декоративную отделку можно лучше сохранить с одной стороны изделия, применив электрод с развитой поверхностью. Рекомендуется применение электродов с лучшей, проводимостью.
За последнее время получает распространение тонколистовая низкоуглеродистая сталь марки 08кп, покрытая тонким слоем (40—50 мкм) хрома в вакууме методом его распыления. Такое покрытие имеет только антикоррозионное назначение. Проведенные исследования по сварке этого нового материала показали его хорошую свариваемость. Защитное покрытие этого типа повышает контактное сопротивление за счет большего электрического сопротивления материала покрытия и его повышенной твердости. Хромовое покрытие между свариваемыми листами равномерно растворяется в металле литого ядра, легируя его хромом (до 5%), а также частично выжимается в зазор, образуя литой слой хрома вдоль шва. В литом ядре, как и в зоне термического влияния, отсутствуют поры, раковины и другие дефекты. Соединение имеет четко очерченное ядро с дендритной структурой, как и при сварке стали без покрытия.
При сварке стали этого типа рекомендуется увеличивать время сварки на 25% и усилие сжатия на 20% по сравнению с режимами сварки стали той же толщины, но без покрытия. Силу тока выбирают как для особо жестких режимов сварки непокрытых сталей.
При одинаковых размерах ядра разрушающее усилие на срез и на отрыв сварной точки для стали с хромовым покрытием этого типа выше, чем для стали без покрытия. Коррозионная стойкость поверхности сварного шва и основного металла с хромовым покрытием практически одинакова я зависит от качества покрытия.
Под сваркой хрома часто понимают соединение изделий с хромовым покрытием, либо изготовленных из хромированной стали. Эти два понятия несколько отличаются, потому и технология работы будет разной.
Отличия нержавеющей и хромированной стали 
Поверхность обеих изделий блестит с характерным отливом, потому отличить их по внешнему виду сложно. Но в плане физических качеств и условий эксплуатации эти материалы все же отличаются. Хромированные изделия могут уступать по физическим качествам.
Покрывают им сплавы и черную сталь. Хромирование в домашних условиях используют чаще для эстетического эффекта. Трубы из стали, покрытые хромовым напылением, со временем могут заржаветь. Металл чувствителен к сколам, ударам, царапинам.
В сравнении с этим, нержавеющая сталь не будет подвержена коррозии, поверхность ее не стирается и обладает более высокой прочностью. Повредить ее сложно, но и в этом случае поврежденный участок можно восстановить шлифованием.
Сталь с хромом
Сплав с содержанием хрома до 13% называется нержавеющим высокохромистым. Материал устойчив к коррозии даже в среде со слабой агрессивностью. Марки сплавов этого типа отличаются концентрацией углерода и свариваемостью.
Чем больше хрома в стали, тем меньше она подвержена коррозионным процессам. Не стоит путать с напылением, которое менее устойчиво, чем при содержании непосредственно в материале. Содержание в стали 18% хрома делает материал устойчивым к среде со средней агрессивностью. Это кислотоустройчивые марки 12Х17, 08Х17Т, 08Х18Т.
Если сплав содержит до тридцати процентов хрома, он будет устойчив к коррозии при температуре до 1100 о С в газовой среде. Марки таких материалов: 15Х25Т, 15Х28 и др.
Электродная сварка
При выборе электродов для сплавления нужно, чтобы металл шва обладал следующими свойствами:
- устойчивость против коррозии;
- жаростойкость – до 650 о С;
- прочность с сохранением до 550 о С.
Для сварки хрома используют электроды типа Э-12Х13 марок АНВ-1 и ЛМЗ-1. Они обеспечивают свойства металлического шва и состав, близкий к основному металлу по характеристикам.
Выбирая электроды для сварки, нужно учитывать содержание металла в сплаве. Если в изделии содержится 17% хрома, используют электроды типа ВИ-12. Это необходимо, чтобы выполнить условия, которые предъявляются к материалу, а именно:
- стойкость к коррозии в жидкой среде;
- устойчивость к температуре до 800 о С;
- стойкость к окислительным средам.
Если в сплаве хрома больше, чем ¼, применяют электроды Э-08Х24Н6ТЛФМ. Они обеспечивают устойчивость, вязкость и пластичность металла шва.
При содержании около 13%, а также при наличии вольфрама, ванадия, молибдена или ниобия в составе, сплав относят к жаропрочным. Даже при высокой температуре он выдержит большую механическую нагрузку. Электроды тоже должны обеспечивать соответствующий уровень жаропрочности. Поэтому выбирают электроды ЦЛ-32, КТИ-9А, КТИ-10.
Технология
Для образования дуги и дальнейшего ее поддержания к изделию и электроду подводят постоянный или переменный ток. Дуга зажигается при прикосновении электрода к изделию, ее ведут так, чтобы свариваемые кромки хорошо расплавились. Это обеспечит высокое качество металла с хорошим формированием.
Во время сплавления электрод двигают в трех направлениях:
- поступательное движение по электродной оси, для поддержания постоянной длины дуги;
- перемещение вдоль оси для образования сварочного шва;
- перемещение поперек шва для регулирования глубины проплавления и ширины соединения.
Такая ручная дуговая сварка – это классический и один из самых старых методов. Качество соединения будет сильно зависеть от квалификации специалиста.
Особенности сварки
Для получения высококачественных соединений используют присадочные материалы. Металл должен быть однородным и максимально чистым. Используемые методы сплавления:
- дуговое в инертных газах;
- электронно-лучевое;
- с полым катодом;
- лазерное сплавление.
Высокое качество достигается при диффузионном методе сплавления. Легировать составы можно никелем и рением. Тугоплавкие соединения образуются с кремнием и бором.
Чем больше в таком материале будет углерода, тем выше вероятность образования карбидов. Они способствуют появлению ржавчины не только на поверхности будущего изделия, но и внутри него. Металл становится крайне хрупким.
Эта проблема мешает качественно сварить хромистые изделия. Они имеют и способность закаливаться на воздухе, но шов становится нестабильным. Закалка повышает напряжение, что опасно внутренними трещинами металла в будущем.
Повышение прочности хромированной стали
Сталь различают по содержанию хрома в ней. Если металла от 4 до 14 процентов, сталь среднелегированная. Если больше 14% – высоколегированная. Первые используют в конструкциях, которые не потребуют прочности на износ, но должны быть устойчивы к ржавчине. В таких составах содержится меньше 1% углерода.
Иногда изделия требуют повышения прочности: при изготовлении для газовых установок, аппаратов и оборудования. Для этого в сплав добавляют алюминий или кремний в небольших концентрациях. Добавление молибдена повышает жаропрочность. Титан улучшает свариваемость хромистых сталей.