книги / Сварка и свариваемые материалы. Свариваемость материалов

рости охлаждения металла в околошовной зоне в интервале температур карбидообразования. Кроме того, высокий подогрев, как и сварка с высокой погонной энергией, обеспечивает дли­ тельный перегрев околошовного металла, результатом чего яв­ ляется рост зерна, сегрегация примесей на границах зерен и, как следствие, снижение пластичности и вязкости сварных со­ единений.

Лучшие свойства сварных соединений достигаются в случае предварительного подогрева в интервале Т„. „ — Тм.к, а также когда после сварки производится подстуживание до Гм. к, но не ниже 100 °С. Рекомендации по тепловому режиму сварки приведены в табл. 13.4.

13.2.3. Улучшение^ свариваемости сталей

Многие из отмеченных выше недостатков в свариваемости мар­ тенситных сталей не присущи малоуглеродистым хромистым сталям, дополнительно легированным никелем. Мартенсит, об­ разующийся при закалке хромоникелевых сталей, отличается вследствие низкого содержания углерода высокой пластично­ стью и вязкостью, не склонен к образованию холодных тре­ щин при сварке.

Высокие пластические свойства малоуглеродистого мартен­ сита повышают надежность получения качественных сварных соединений. Однако чувствительность металла швов к водород­ ной хрупкости вызывает необходимость при их сварке предва­ рительного и сопутствующего подогрева до 100—200 °С. Улуч­ шению свариваемости этих сталей способствует также остаточ­ ный аустенит. Количество остаточного аустенита закалки зависит в основном от химического состава стали и может быть при­ мерно оценено с помощью структурной диаграммы низкоуглеро­ дистых нержавеющих сталей, предложенной Я. М. Потаком и Е. А. Сагалевич для литого и наплавленного при сварке ме­ талла (рис. 13.3). Количество остаточного аустенита отпуска определяется режимом термической обработки.

13.3. Технология сварки и свойства сварных соединений

13.3.1. Способы сварки и сварочные материалы

Среди дуговых методов сварки для деталей из высоколегиро­ ванных мартенситных сталей применяют в основном способ ручной дуговой сварки штучными электродами, обеспечиваю­

Г л а в а 14. МАРТЕНСИТНО-ФЕРРИТНЫЕ СТАЛИ (Зубченко А. С.)

14.1. Состав и свойства сталей

14.1.1. Структура сталей

С точки зрения коррозионной стойкости оптимальное содержание Сг в стали составляет 12-—14 %. Такой уровень легирования Сг обеспечивает легкую пассивацию поверхности во многих агрессивных средах, связанных с произ­ водством нефтехимических продуктов, а также в воде высоких параметров с борным регулированием. При повышении содержания хрома более 12% коррозионная стойкость практически не увеличивается. Вместе с тем в этом случае имеет место проявление склонности стали к охрупчиванию и сни­ жению прочности в связи с формированием в структуре значительного ко­

нием содержания Сг и снижением концентрации С. С введением С границы существования области у твеРДых растворов сдвигаются в сторону более высокого содержания Сг.'У 13 %-ных хромистых сталей с <0,25% С тер­ мокинетическая диаграмма распада аустенита состоит из двух областей превращения. При температурах выше 600 °С в случае достаточно низкой скорости охлаждения возможно образование ферритной составляющей структуры. Ниже 400 °С при более быстром охлаждении наблюдается бездиффузионное превращение аустенита в мартенсит. Количество образовав­ шегося мартенсита в каждом из указанных температурных интервалов за­ висит, главным образом, от скорости охлаждения и содержания углерода в стали.

14.1.2. Назначение и марки сталей

Несмотря на отрицательное влияние 6-феррита на пластичность и ударную вязкость, мартенситно-ферритные стали марок 08X13, 12X13, 20X13,08X14МФ и др. находят довольно широкое применение при изготовлении химических

обусловленные увеличением скорости охлаждения, сказыва­ ются и на механических свойствах сварных соединений. С воз­ растанием доли мартенсита наблюдается снижение ударной вязкости.

Увеличение содержания углерода приводит .к сдвигу в об­ ласть более низких температур границы превращения у->~(а+

14.2.2.Сопротивляемость XT

ихрупкому разрушению

туры закалки, выделению карбидов, в результате чего тетрагональность мартенсита уменьшается. После отпуска ударная вяз­ кость возрастает до —1 МДж/м2. С учетом такой возможности восстановления ударной вязкости большинство марок хроми­ стых сталей имеет повышенное содержание углерода для пред­

стали. Однако при этом наблюдают ухудшение свариваемости вследствие склонности сварных соединений к холодным трещи­ нам из-за высокой хрупкости околошовного металла со структу­

рой пластинчатого мартенсита.

Формирование значительного количества 6-феррита в струк­ туре околошовного металла резко уменьшает склонность свар­ ных соединений к образованию холодных трещин. Образование большого количества 6-феррита характерно для 13 %-ных хро­ мистых сталей с содержанием С<0,1 %• Количество 6-феррита

в структуре околошовного металла зависит от уровня темпера­ туры нагрева. В участках, нагреваемых до температур, близких к Гсолидуса) количество б-феррита в структуре может стать по­ давляющим. Такая структура характерна для участка зоны термического влияния, примыкающего к линии сплавления со швом и подвергающегося при сварке влиянию наиболее высо­ ких температур. Ширина этого участка мало зависит от тем­ пературы подогрева, но возрастает с погонной энергией сварки. Поэтому для сталей 08X13 и 08Х14МФ с увеличением ширины участка с большим количеством б-феррита отрицательное вли­ яние его на вязкость сварных соединений возрастает.

14.2.3, Выбор теплового, режима сварки

В соответствии с табл. 14.4 сварка мартенситно-ферритных сталей производится в основном с предварительным и сопут­ ствующим подогревом.

Даже для узлов и деталей из стали марки 08X13 с наибо­ лее низким содержанием углерода при сварке рекомендуется подогрев до 150—250 °С с последующей термической обработ­ кой. Подогрев не производится только при сварке плакирую­ щего слоя биметалла.

Дополнительное легирование стали 08Х14МФ карбидообра­ зующими элементами снижает «эффективное» содержание С и

уменьшается, что благоприятно сказывается на свариваемости. Сталь 08Х14МФ, легированная дополнительно Мо и V, свари­ вается в результате этого без подогрева.