Zhrnutie na Zvariteľnosť kovov: Klasifikácia a výpočet

## Úvod Zvariteľnosť a vlastnosti ocele sú kľúčové pre návrh, výrobu a opravy zváraných konštrukcií. Tento materiál vysvetľuje, čo znamená zvariteľnosť, ako sa hodnotí, aké ukazovatele sa používajú pri posudzovaní zvarových spojov a ako vypočítať uhlíkový ekvivalent a predohrev pri zváraní. Materiál je určený pre samostatné štúdium a obsahuje príklady a praktické rady. > **Definícia:** Zvariteľnosť je schopnosť materiálu vytvoriť kvalitný zváraný spoj v daných technologických podmienkach bez neprijateľnej degradácie celistvosti alebo vlastností základného materiálu. ## Základné členenie zvariteľnosti Zvariteľnosť sa posudzuje komplexne a zahŕňa nie len vlastnosti materiálu, ale aj technologické a konštrukčné podmienky. ### Metalurgická zvariteľnosť - Vzťahuje sa na fyzikálne, chemické a metalurgické zmeny vyvolané zváracím tepelným cyklom. - Rozhodujúci vplyv má **chemické zloženie** ocele. ### Technologická zvariteľnosť - Zohľadňuje vplyv zváracej technologie: spôsob zvárania, prídavné materiály, tepelný príkon, postup pri kladení vrstiev, tepelný režim a následné tepelné spracovanie zvarového spoja. ### Konštrukčná zvariteľnosť - Zahŕňa hrúbku materiálu, tvar zvaru, prípravu zvarových plôch, umiestnenie zvaru a podmienky napätia, deformácií a pnutí. ### Operatívna zvariteľnosť - Vzťahuje sa na praktické organizovanie zvárania v konkrétnych výrobných podmienkach. ## Zvariteľnosť ocelí a uhlíkový ekvivalent Meradlom pre posúdenie zvariteľnosti je **uhlíkový ekvivalent (CE)**, ktorý vyjadruje vplyv legujúcich prvkov na prekaliteľnosť ocele a mieru transformačného skrehnutia v podhúsenicovej oblasti TOO. > **Definícia:** Uhlíkový ekvivalent je materiálová konštanta, ktorá integruje účinok viacerých prvkov v oceli do jedného čísla udávajúceho náchylnosť na tvorbu tvrdších martenzitických štruktúr pri ochladzovaní. ### Výpočet CE podľa STN EN 1011-2 Display formou vzorca: $$CE = C + \frac{Mn + Mo}{6} + \frac{Cu + Cr}{20} + \frac{Ni}{40}$$ Hodnotenie podľa CE: - $CE < 0.45\%$ - dobrá zvariteľnosť - $CE < 0.60\%$ - podmienečná zvariteľnosť (odporúčaný predohrev) - $CE > 0.60\%$ - slabá zvariteľnosť ### Ďalšie vzorce pre CE Pre nízko a stredne legované ocele podľa IIW: $$CE = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr + Mo + V}{5} + \frac{Ni + Cu}{15}$$ Pre nízko-uhlíkové konštrukčné ocele: $$CE = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Si}{4} + \frac{S + P}{2}$$ ### Praktický príklad - Oceľ s chemickým zložením $C = 0.12\%$, $Mn = 0.6\%$, $Mo = 0.05\%$, $Cu = 0.2\%$, $Cr = 0.1\%$, $Ni = 0.05\%$ - Dosadíme do vzorca STN EN 1011-2: $$CE = 0.12 + \frac{0.6 + 0.05}{6} + \frac{0.2 + 0.1}{20} + \frac{0.05}{40}$$ - Vypočítajte počiatočné čiastkové členy a určite kategóriu zvariteľnosti (postupne zaokrúhľovať podľa potreby). ## Výpočet teploty predohrevu Predohrev sa používá pri materiáloch s vyšším CE alebo pri hrubších častiach, aby sa znížilo riziko studených trhlín a nadmerného tvrdenia TOO. Pre nízko-uhlíkové konštrukčné ocele: $$T_p = (CE - 0.45) \times (100\; \text{až}\; 200)\;[^{\circ}\mathrm{C}]$$ Pre nízko a stredne legované ocele: $$T_p = 350 \times \sqrt{C_p} \;[^{\circ}\mathrm{C}]$$ kde $$C_p = C_c + C_h$$ $$C_c = \frac{360C + 40(Mn + Cr) + 20Ni + 28Mo}{360}$$ $$C_h = 0.005 \times h \times C_c$$ - $h$ je hrúbka materiálu v mm. Praktická poznámka: ak je výsledok $T_p$ záporný alebo malý, predohrev nie je potrebný; pri nejasnostiach konzultovať s normami alebo technologickými predpismi. ## Ukazovatele zvariteľnosti Podľa STN 05 1309 sa používajú dve skupiny ukazovateľov: ukazovatele celistvosti a ukazovatele vlastností zvarových spojov. ### Ukazovatele celistvosti zvarových spojov - Horúce trhliny (vylúčené z tohto materiálu podľa zadania) - Studené trhliny (vodíkom indukované alebo oneskorené trhliny) — vznikajú pri teplotách $T < 300\;^{\circ}\mathrm{C}$ v TOO, častejšie pri vysokých pevnostiach a viacvrstvových spojoch - Lamelárne trhliny — súvisia so znížením plasticity v smere hrúbky valcovanej ocele ### Ukazovatele vlastností zvarových