Модуль 1 лекция 1.3

1.

МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ И ВОСПИТАНИЯ УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«УЛЬЯНОВСКИЙ МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»
Программа профессионального обучения
«Электросварщик ручной сварки»
Модуль 1 Общепрофессиональный цикл
Тема 1.3 Основы материаловедения
Ул. Доватора, 14
(8422)34-08-03

2.

Основные темы занятия
1. Металлы и сплавы. Механические свойства.
2. Классификация металлов.
3. Свариваемость металлов.
4. Типы и марки электродов. Упаковка, хранение,
5. Сварочная проволока.

3.

Металлы и сплавы. Механические свойства
Из 104 элементов периодической системы Д.И.Менделеева 82 элемента
являются металлами, 6 элементов рассматриваются как промежуточные между
металлами и неметаллами, остальные входят в группу неметаллов. Железо и
сплавы на его основе (сталь, чугун) принято называть черными металлами, а
остальные металлы (Al, Mg, Cu, Ni, Sn, Pb, Zn, Cd, Ti, W, Mo, Nb, Ta, Ag, Au,
Pd, Pt и др.) и их сплавы – цветными. Чистые металлы обладают низкой
прочностью и не обеспечивают требуемых физико-химических и
технологических свойств. Поэтому они применяются редко. Наиболее широко
используются сплавы. Сплавы получают сплавлением или спеканием двух
или более металлов или металлов с неметаллом. Они обладают характерными
свойствами, присущими металлическому состоянию. Вещества, образующие
сплав, называются компонентами. Сплав может состоять из двух или
большего числа компонентов

4.

Классификация металлов
Кроме того различают:
1) легкие металлы (Be, Mg, Al, Ti), обладающие малой плотностью;
2) легкоплавкие металлы (Zn, Cd, Hg, Sn, Pb, Bi, Ta, Sb);
3) Тугоплавкие металлы (W, Mo, Nb, Ta и др.), имеющие температуру
плавления выше, чем железо;
4) благородные металлы (Ag, Au, Pd, Pt, Rh, Ru,Os), обладающие
химической инертностью;
5) урановые металлы-актиниды, используемые в атомной технике;
6) редкоземельные металлы (лантаниды – Ce, Pz, Nd, Pm и тд.);
7) щелочноземельные металлы (Na, K, Li).
Металлы (если их получают обычным способом) представляют собой
поликристаллические тела, состоящие из большого количества мелких (10-1
– 10-3 см) различно ориентированных по отношению друг к другу
кристаллов. Вследствие условий кристаллизации, рассматриваемых ниже,
кристаллы имеют неправильную форму и (в отличие от монокристаллов
правильной формы) называются кристаллитами или зернами металла.

5.

Классификация металлов
Стали по свариваемости делят на четыре группы: хорошо,
удовлетворительно, ограниченно и плохо сваривающиеся.
Cтали
первой группы хорошо свариваются без образования
закалочных структур и трещин в широком диапазоне режимов, толщин и
конструктивных форм.
Удовлетворительно сваривающиеся стали мало склонны к
образованию холодных трещин при правильном выборе режимов сварки, в
ряде случаев требуется подогрев.
Ограниченно сваривающиеся стали склонны к трещинообразованию,
возможность регулирования сопротивляемости образованию трещин
изменением режима ограничена, требуется подогрев.
Плохо сваривающиеся стали весьма склонны к закалке и трещинам,
требуют при сварке подогрева, специальных технологических приемов
сварки и термообработки.

6.

Типы и марки электродов
Общие требования к электродам:
- обеспечение устойчивого горения дуги;
- хорошее формирование шва;
- получение металла определенных свойств и химического состава,
свободного от дефектов;
- спокойное и равномерное плавление электродного стержня и покрытия в
процессе сварки;
- минимальные потери электродного металла от угара и разбрызгивания;
высокая производительность сварки;
- легкая отделимость шлаковой корки с поверхности шва;
- достаточная прочность покрытия, сохранение заданных свойств
электродов в течение требуемого промежутка времени;
- минимальная токсичность.

7.

Типы и марки электродов
Каждая упаковка электродов маркируется условным обозначением электродов,
содержащим достаточную информацию о них:
- тип электрода;
- обозначение марки;
- диаметр электродного стержня, мм;
- назначение по группе свариваемости стали (У - углеродистые, Л - легированные,
В - высоколегированные);
- толщина покрытия (М - тонкое, С - среднее, Д - толстое, Г - особо толстое);
- группа индексов, характеризующих механические свойства наплавленного
металла;
- обозначение вида покрытия электродов (А - кислое, Б - основное, Ц целлюлозное, Р - рутиловое, П - другие виды покрытий);
- допустимые пространственные положения сварки (1 - для всех положений, 2 - то
же, кроме вертикального сверху вниз, 3 - для нижнего, горизонтального на
вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх, 4 - для нижнего и нижнего
«в лодочку»);
- род применяемого тока, полярность постоянного тока (0 - обратная, 1 - любая, 2 прямая полярность)

8.

Сварочная проволока
Для сварки стальных изделий применяется стальная сварочная проволока.
Данную проволоку изготавливают 16 типоразмеров диаметром от 0,3 до 12
мм по ГОСТ 2246. Обозначение сварочной проволоки состоит из букв Св
(сварочная) и буквенно-цифрового обозначения ее состава.
Легирующие элементы, содержащиеся в металле проволоки, имеют
следующие обозначения: Б - ниобий, В - вольфрам, Г - марганец, Д - медь,
М - молибден, Н - никель, С - кремний, Ф - ванадий, Х - хром, Ц - цирконий,
Ю - алюминий.
Цифры после букв Св указывают на содержание в проволоке углерода в
сотых процентах, а цифры после буквенного обозначения легирующего
элемента указывают на содержание данного элемента в металле проволоки в
целых процентах. Отсутствие цифр после букв означает, что данного
легирующего элемента в проволоке меньше одного процента.

9.

Сварочная проволока
Буква А в конце условного обозначения марки низколегированной или
легированной проволоки указывает на повышенную чистоту металла по
содержанию серы и фосфора. Сдвоенная буква А указывает на пониженное содержание серы и фосфора (не более 0,02% каждого) по сравнению
с проволокой, в обозначении которой одна буква А.
Условно марки сварочной проволоки могут быть подразделены на
группы:
1) из низкоуглеродистой стали - 6 марок: Св-08; Св-10ГА и др.
2) из легированной стали - 30 марок: Св-08ГС; Св-12ГС и др.
3) из высоколегированной стали - 41 марка; Св-06Х19Н9Т и др.

10.

Металлургические процессы при сварке
Высокотемпературное воздействие фаз, т.е. переход вещества из одной
фазы в другую, приводит к изменению металла и, значит, изменению
свойств сварного соединения.
При сварке плавлением взаимодействующими фазами являются
жидкий и твердый металл, газ и жидкий шлак. Выделяют две основные
зоны или стадии взаимодействия расплавленного металла с газами и
шлаком - торец электрода с образующимися на нем каплями и сварочную
ванну. В зависимости от условий взаимодействия (температуры, времени,
исходных концентраций) на этих стадиях полнота протекания реакций и
их направление могут быть различными.

11.

Основные технологические свойства металлов и сплавов
Технологические свойства металлов и сплавов определяют их способность
подвергаться различным видам обработки в холодном и горячем состоянии.
Эти свойства характеризуют поведение материалов в процессе изготовления
из них деталей.
Свариваемость - способность образовывать прочные неразъёмные
соединения путём местного расплавления соединяемых деталей и их
последующего охлаждения.
Деформируемость - способность заготовок воспринимать пластическую
деформацию в процессе гибки, ковки, штамповки, волочения, проката и
прессования без нарушения целостности материала.
Литейные свойства - способность образовывать качественные отливки без
трещин, коробления, усадочных раковин. К ним относятся жидкотекучесть,
усадка и ликвация.
Обрабатываемость резанием - свойство металла или сплава обрабатываться
резцом или абразивом.

12.

Основные технологические свойства металлов и сплавов
Кристаллизация металла шва - процесс перехода металла из жидкого
состояния в твёрдое, сопровождающийся формированием кристаллов.
Строение сварного соединения включает несколько характерных зон,
которые образуются во время сварки.
Различают первичную и вторичную кристаллизации:
Первичная - переход металла из жидкого состояния в твёрдое с
образованием первичных кристаллитов (зёрен). Начинается на частично
оплавленных зёрнах основного металла на дне сварочной ванны.
Вторичная - начинается с распада первичной структуры в результате
структурных превращений и заканчивается при низких температурах
образованием устойчивых нераспадающихся микроструктур.

13.

14.

Вопросы для закрепления
1. Что обозначают буквы и цифры в маркировке сталей и сплавов?
а) клейма завода-изготовителя
б) обозначения номера плавки и партии металла
в) обозначение химических элементов и их процентное содержание
2. Для чего в сталь вводятся легирующие элементы?
а) для придания стали специальных физико-механических, технологических и эксплуатационных
свойств
б) для улучшения свариваемости стали
в) для снижения содержания вредных примесей (серы и фосфора) в стали
3. С каким процентным содержанием
легирующих элементов стали относятся к
высоколегированным?
а) свыше 5%
б) свыше 8%
в) свыше 10%
4. Что такое легированные стали?
а) содержащие один или несколько элементов в определенных концентрациях, которые введены в
них с целью придания заданных физико-химических и механических свойств
б) обладающие определенными физико-химическими свойствами за счет снижения содержания
углерода, серы, фосфора или термической обработки
в) обладающие определенными физико-химическими свойствами после специальной
термомеханической обработки

15.

Вопросы для закрепления
5. Что указывают буквы «кп» в марке стали Ст3кп?
а) сталь поставляется с гарантированным химическим составом
б) сталь рекомендуется для изготовления сварных конструкций
в) в стали пониженное содержание вредных примесей
г) степень раскисления стали
6. Укажите, чем отличается Ст3кп от Ст3сп?
а) содержанием углерода
б) содержанием кремния и марганца
в) содержанием серы и фосфора
7. Что обозначает буква «А» в маркировке стали 30ХМА, 30ХГСА?
а) содержание азота в стали
б) содержание алюминия в стали
В) пониженное содержание серы и фосфора - сталь высококачественная
8. Чугуном называется железоуглеродистый сплав с содержанием углерода:
а) более 1%
б) более 1,5%
в) более 2%
9. Количественное содержание какого химического элемента определяет принадлежность
сплава железа к сталям или чугунам?
а) содержание углерода
б) содержание серы
в) содержание кремния

16.

Вопросы для закрепления
10. Какой буквой русского алфавита обозначают углерод и никель в маркировке
легированных сталей?
а) углерод – «У»; никель – «Н»
б) углерод – «С»; никель – «Л»
в) углерод не обозначают буквой; никель – «Н»
13. Какая принята терминология оценки свариваемости металлов?
а) хорошая, удовлетворительная, ограниченная, плохая свариваемости
б) отличная, посредственная
в) отличная, неудовлетворительная
14. Как изменяется свариваемость с уменьшением содержания углерода в стали?
а) ухудшается
б) улучшается
в) не изменяется
г) Ухудшается, если содержится фосфора и серы > 0,03%
15. Как влияет высокое содержание серы и фосфора на свариваемость стали?
а) не влияет
б) повышает свариваемость при условии предварительного подогрева стали
в) способствует появлению трещин и ухудшает свариваемость стали

17.

Вопросы для закрепления
16. Как изменяются пластические свойства стальных деталей при отрицательных
температурах?
а) повышаются
б) снижаются
в) температура не оказывает влияния
17. Какие свойства определяют при испытании сварных соединений на статическое
растяжение?
а) предел прочности, предел текучести, относительные удлинение и сужение
б) предел прочности или предельную нагрузку до разрушения образцов
в) только предел прочности и предел текучести
18. Что характеризует прочность металла при механических испытаниях?
а) предел прочности
б) предел текучести
в) ударная вязкость
19. Что характеризует пластичные свойства металла?
а) предел текучести
б) относительное сужение и относительное удлинение
в) твердость

18.

Ключи к тесту
1. в
2. а
3. в
4. а
5. г
6. б
7. в
8. в
9. а
10. в
11. а
12. а
13. а
14. б
15. в
16. б
17. а
18. а
19. б

19.

Список учебной литературы
1. Бондаренко, Г.Г. Материаловедение: учебник для среднего профессионального
образования/ Г.Г.Бондаренко, Т.А.Кабанова, В.В.Рыбалко; под редакцией
Г.Г.Бондаренко. - 3-е изд., перераб. и доп. - Москва: Издательство Юрайт, 2025. 381 с. - (Профессиональное образование). - ISBN 978-5-534-17885-2. - Текст:
электронный//
Образовательная
платформа
Юрайт
[сайт].
URL: https://urait.ru/bcode/561262
2. Лихачев, В.Г. Материаловедение: учебник для среднего профессионального
образования/ В.Г.Лихачев, С.Г.Баранов, А.А.Кузьмин. - Москва: Издательство
Юрайт, 2025. - 165 с. - (Профессиональное образование). - ISBN 978-5-534-197198. - Текст: электронный// Образовательная платформа Юрайт [сайт]. URL: https://urait.ru/bcode/580923
3. Рыбьев, И.А. Строительное материаловедение: учебник для среднего
профессионального образования/ И.А.Рыбьев. - 5-е изд., перераб. и доп. - Москва:
Издательство Юрайт, 2025. - 724 с. - (Профессиональное образование). - ISBN
978-5-534-18803-5. - Текст: электронный// Образовательная платформа Юрайт
[сайт]. - URL: https://urait.ru/bcode/569029

20.

НАШИ ДВЕРИ ВСЕГДА ОТКРЫТЫ ДЛЯ ВАС!