- •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
7.1.3. Охрупчивание металла сварного соединения при эксплуатации
Под действием рабочих температур и напряжений в сварном соединении могут протекать процессы сигматизации, 475-градусной хрупкости и радиационное охрупчивание.
Сигматизация – это появление в структуре металла шва хрупкой и твердой (6000...8000 МПа) немагнитной составляющей, которую назвали –фазой. Это интерметаллид, имеющий сложную кристаллическую решетку и переменный состав. Так, –фаза, образовавшаяся в стали 25–20 после нагрева в течение 1000 часов, содержала 51,82 % Сг, 3 % Ni, 1,1 % Si, 0,61 % Mn, 44,67 % Fe. Появление её в швах резко снижает ударную вязкость.
В аустенитных швах сталей типа 25–20 сигматизация возникает при длительном нагреве при Т = 650...900 °С и особенно при 800...875°С. В этом случае возможно выпадение из аустенита мелкодисперсных карбидов и местное превращение –. В таких швах V, Сг, Mn, W, Ni, Co, Si, Nb, Сu ускоряют сигматизацию. Углерод препятствует этому процессу.
В аустенитно-ферритных швах сталей типа 18–8 сигматизация наблюдается при длительном нагреве в интервале 500...875 °С в результате перерождения () железа в –фазу. Скорость и степень сигматизации значительно зависит от состава феррита и характера его легирования, поскольку –фаза образуется непосредственно в феррите. Появлению –фазы в аустенитно-ферритном шве способствуют элементы-ферритизаторы, тогда как аустенизаторы, в том числе и Мn, делают швы менее склонными к сигматизации.
Наиболее эффективное средство борьбы с сигматизацией металла швов – нагрев до Т = 1000...1150 °С, выдержка 1 час и быстрое охлаждение. В этом случае обеспечивается полное растворение –фазы в аустените и дальнейшая невосприимчивость швов к воздействию опасных температур. Но содержание феррита в А–Ф швах не должно превышать 5 %.
475-градусная хрупкость связана с длительным нагревом в интервале Т = 325...525 °С и в особенности при 475 °С.
В этом случае наблюдается повышение прочности, уменьшается пластичность и особенно ударная вязкость, падает электрическое сопротивление и стойкость против МКК. 475-градусная хрупкость присуща А–Ф сталям.
Для устранения этого вида хрупкости уменьшают содержание феррита до 2...5 % или применяют закалку.
Радиационное охрупчивание происходит под воздействием нейтронов и –частиц. В этом случае в кристаллической решетке металлов образуются трансмутации Н и Не, а также вакансии, поскольку атомы твердых тел выбиваются из своих регулярных положений и переходят в междуузлия, это повышает прочность и снижает пластичность основного металла и особенно сварных швов.
Для гомогенных сталей это можно устранить при нагреве до Т=0,5Тпл. Большую работоспособность в условиях нейтронного облучения имеют стали типа 25–20 с Ni>10 % или стали 15–35 с С0,02 %. Свариваемость облученных сталей (ремонт) ниже, чем у необлученных. Пористость наблюдается в результате выхода Н и Не.
7.1.4. Поры в наплавленном металле
Наличие водорода в хромоникелевых сплавах определяется его высокой растворимостью в аустените и незначительной скоростью диффузии. Это обусловливает наличие пор в металле шва.
Для устранения пор применяют все меры, которые позволяют избежать попадания водорода в металл шва (см. гл. 4).