- •Федеральное агентство по образованию
- •Научный редактор Кащук м.Г.
- •Предисловие
- •Введение
- •Условные обозначения
- •Рдс – ручная дуговая сварка штучными электродами;
- •Оцк – объемно-центрированная кристаллическая решетка;
- •Мхн – микрохимическая неоднородность.
- •1. Классификация сталей и сплавов
- •1. По химическому составу:
- •2. По назначению в зависимости от основных свойств:
- •3. По системе легирования:
- •5. По системе упрочнения твердого раствора:
- •2. Особенности работы сварных конструкций из специальных сталей и сплавов
- •3. Влияние легирующих элементов на процессы, протекающие в сталях при сварке
- •3.1. Влияние легирующих элементов на процессы, протекающие при нагреве
- •3.2. Влияние легирующих элементов на превращения аустенита при охлаждении
- •3.3. Влияние легирующих элементов на структурные превращения при сварке
- •3.4. Влияние легирующих элементов на физические свойства сталей
- •3.5. Влияние легирующих элементов на плавление и кристаллизацию металлов и сплавов
- •3.5.1. Особенности кристаллизации сварочной ванны
- •3.6. Химическая неоднородность сварного соединения
- •3.7. Влияние режима сварки на степень химической неоднородности сварного шва
- •4. Свариваемость легированных сталей
- •4.1. Горячие трещины в сварных соединениях
- •4.1.1. Методы повышения сопротивляемости сварных соединений образованию горячих трещин
- •4.2. Холодные трещины в сварных соединениях
- •4.2.1. Способы повышения сопротивляемости сварных соединений легированных сталей холодным трещинам
- •4.3. Ламелярные трещины
- •4.4. Трещины повторного нагрева
- •4.5. Хрупкие разрушения
- •4.6. Термическая обработка сварных соединений
- •5. Сварка жаропрочных перлитных сталей
- •5.1. Трудности при сварке жаропрочных перлитных сталей
- •5.2. Технология сварки и свойства сварных соединений
- •5.3. Термическая обработка сварных соединений
- •Режим отпуска сварных соединений, выполненных дуговой сваркой
- •6. Сварка хромистых сталей
- •6.1. Общие рекомендации по сварке хромистых сталей
- •6.2. Сварка мартенситных сталей
- •4. Термообработка после сварки (табл. 12).
- •Тепловой режим сварки мартенситных сталей
- •6.2.1. Технология сварки и свойства сварных соединений
- •6.3. Сварка мартенситно-ферритных сталей
- •6.3.1. Технология сварки и свойства сварных соединений
- •6.4. Сварка ферритных сталей
- •6.4.1. Технология сварки и свойства сварных соединений
- •7. Сварка аустенитных хромоникелевых сталей
- •Химический состав коррозионно-стойких сталей
- •Химических состав некоторых жаропрочных сталей
- •7.1. Трудности при сварке хромоникелевых сталей
- •4. Поры в наплавленном металле.
- •7.1.1. Трещины в сварных соединениях
- •7.1.2. Межкристаллитная коррозия сварных соединений
- •7.1.3. Охрупчивание металла сварного соединения при эксплуатации
- •7.1.4. Поры в наплавленном металле
- •7.2. Общие рекомендации по сварке аустенитных сталей
- •7.3. Технология сварки
- •7.4. Термическая обработка
- •8. Сварка разнородных сталей
- •8.1. Образование и строение зоны сплавления
- •8.2. Образование диффузионных прослоек в зоне сплавления
- •8.3. Дефекты сварных соединений
- •8.4. Рекомендации по сварке разнородных сталей
- •9. Сварка сплавов на никелевой основе
- •9.1. Трудности при сварке никелевых сплавов
- •Химическая неоднородность металла шва
- •9.2. Технология сварки и свойства соединений
- •Приложения
- •Перечень лабораторных и практических работ
- •Темы индивидуальных докладов
- •Условное обозначение элементов в марках сталей
- •Список использованной и рекомендуемой литературы Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Введение ……………………………………………………………... 4
6.4.1. Технология сварки и свойства сварных соединений
Для ферритных сталей назначают подогрев, исходя из значения в исходном состоянии. Обычно Ткр составляет 150...200 °С (табл. 19). Но подогрев уменьшает скорость охлаждения и увеличивает время пребывания при Т = 475 °С.
В этой связи сварку рекомендуют вести с ускоренным охлаждением. Ускоренное охлаждение повышает пластичность и вязкость сталей с низким уровнем примесей внедрения. Так, у стали типа 01X30, содержащей 0,008 % С и 0,022 % N, после сварки и быстрого охлаждения > 0,5 %, KCV > 2,8 МДж/м2.
В качестве присадочных материалов для РДС, АДС, АрДС преимущественно применяют сварочные электроды и проволоку, обеспечивающие наплавленный металл типа Х25Н13 с аустенитной структурой С (табл. 20). При наличии требований по МКК применяют присадочные металлы, легированные Nb, Ti или Al.
В связи с невозможностью измельчения структуры ферритных сталей термообработкой хрупкость их сварных соединений является необратимой. Отжиг при Т = 760 С является универсальным для этих сталей. При этой температуре полностью релаксируются остаточные напряжения и устраняется восприимчивость к МКК.
Если при сварке применяются однородные электроды и проволоки с обычным содержанием примесей, то пластичность и ударная вязкость металла шва крайне низкие. Лишь в случае низкого содержания примесей (ЭП882-ВИ, ЭП904-ВИ, аргон и сварочная проволока Св-02Х19Ю3Б) у металла шва могут быть > 22 % и KCV > 0,5 МДж/м2. Ударная вязкость ЗТВ металла сварных соединений этих сталей также составляет не менее 0,5 МДж/м2.
Контрольные вопросы к главе 6
1. Каковы общие рекомендации при сварке хромистых сталей?
2. Назовите основную трудность при сварке хромистой стали и укажите, как с ней бороться.
3. Какие трудности возникают при сварке мартенситно-ферритных сталей?
4. Назовите основные трудности при сварке ферритных сталей.
5. Пути повышения стойкости ферритных сталей против МКК.
7. Сварка аустенитных хромоникелевых сталей
Аустенитные хромоникелевые стали сочетают достаточную прочность с высокой пластичностью, коррозионной стойкостью, жаростойкостью и жаропрочностью. Эти стали называют металлами атомного века.
Такое сочетание ценных свойств обеспечивается введением в хромистую нержавеющую сталь никеля, который, нейтрализуя действие хрома как ферритообразователя, способствует получению устойчивой структуры аустенита. Кроме Сг и Ni, в эти стали вводят Ti, Nb, Mn, Al, W, Mo и другие легирующие элементы, которые улучшают свариваемость или эксплуатационные свойства сталей (табл. 21, 22).
Различают 2 группы хромоникелевых аустенитных сталей:
– стали типа 18-10 (Х18Н9Т, Х18Н12М2Т, Х18Н11Б и др.);
– стали типа 25-20 (Х25Н20С2, Х23Н18, Х23Н13 и др.).
Стали типа 18-10 – нержавеющие и кислотостойкие, сохраняют свои свойства до Т = 700...750 °С, а при непродолжительной работе и до более высоких Т. Стали типа 25-20 – окалиностойкие, жаропрочные и могут работать в агрессивной среде при Т = 1100...1115 °C.
По типу легирования и характеру упрочнения аустенитные стали классифицируют на 2 группы:
1. Гомогенныестали, не упрочняемые термообработкой (Х14Н16Б, Х18Н12Т, 1Х16Н13М2Б, 1Х14Н18В2БР и др.), способные длительно работать при Т < 500 °С.
Развитие процессов ползучести гомогенных аустенитных сталей ослаблено вследствие высокого легирования твердого раствора, деформирующего кристаллическую решетку из-за различия в размерах атомов, что повышает внутреннее трение в решетке и сопротивление сдвигу в кристаллите, а также ослабляет диффузию по их объему;
2. Гетерогенныестали, упрочняемые термообработкой (Х12Н20Т3Р, Х15Н18В4Т, 40Х18Н25С и др.), закалкой и старением.
В результате такой термообработки стали образуют карбидные, карбонитридные, интерметаллидные среды, обеспечивающие длительную работоспособность под напряжением при более высоких Т.
Эти фазы не растворяются при длительном высокотемпературном нагреве, являются барьером для движения дислокаций, снижают интенсивность пограничной диффузии и повышают температуру рекристаллизации. Наиболее стабильные фазы Fe2W,Fe2Mo,Fe2Tiи др.
Таблица 21