12. Что понимается под уменьшением «силового» фактора при сварке высоколегированных хромоникелевых сталей?

Одна из основных трудностей при сварке рассматриваемых сталей и сплавов - предупреждение образования в швах и околошовной зоне горячих трещин. Предупреждение образования этих дефектов достигается, в том числе и уменьшением силового фактора, возникающего в результате термического цикла сварки, усадочных деформаций и жесткости закрепления свариваемых кромок. Снижение его действия достигается ограничением силы сварочного тока, заполнением разделки швами небольшого сечения и применением соответствующих конструкций разделок. Этому же способствует хорошая заделка кратера при обрыве дуги.

13.Вопрос

Влияние серы, как и фосфора, при сварке всегда неблагоприятно отражается на механических свойствах стали. Известным действием серы является вызываемая ею в стали склонность к красноломкости и ломкости при белом калении. Явление красноломкости объясняется наличием эвтектики железо сернистого железа с температурой плавления 985° С. Эти включения весьма хрупки и имеют наклонность размещаться по границам зерен, тем самым ослабляя связь между ними. Присутствие закиси железа понижает еще больше температуру плавления легкоплавкой эвтектики.

При повышении содержания серы в стали наблюдается образование трещин при высоких температурах. Это образование трещин можно объяснить сильным понижением температуры плавления, ввиду наличия сульфида железа. Вследствие низкой температуры плавления эвтектики происходит оплавление границ зерен, богатых серой.

Если в стали имеются никель, кобальт, молибден, то свойство серы создавать красноломкость и ломкость при белом калении может быть еще увеличено, так как эти компоненты обладают свойством снижать точку плавления эвтектики и склонны к образованию сетки.

Такие компоненты, как марганец и хром, обладающие свойством повышать точку плавления, образуют безвредные включения сульфидов в виде точек. Этим объясняется, почему сталь хромансиль при сварке менее склонна к образованию трещин, чем хромомолибденовая сталь.

Неблагоприятное влияние серы сказывается: 1) на коэффициенте крепости сварного шва, 2) на вязкости металла шва, 3) на твердости сварного соединения и 4) на коэффициенте динамической крепости соединения.

14.Вопрос

Образование в шве двухфазной структуры (аустенит и первичный феррит, аустенит и первичные карбиды, аустенит и боридная фаза эвтектического происхождения, аустенит и хромоникелевая эвтектика) способствует ее измельчению. В результате удается полностью или частично подавить транскристаллитную первичную структуру. Такие швы несравненно более стойки против образования кристаллизационных трещин, чем однофазные чисто-аустенитные

Чтобы получить двухфазное аустенитно-ферритное строение металла шва, обеспечивают в нем соответствующее соотношение содержания ферритизирующих и аустенитизирующих элементов. Это возможно с помощью структурной диаграммы (рис. 10-24). Удовлетворительная стойкость против образования кристаллизационных трещин достигается при наличии в металле шва 2—3% первичного б-феррита.

Швы с повышенным содержанием первичного феррита более стойки против межкристаллитной коррозии. Причиной этого вида коррозии являются фазовые превращения в металле шва, сопровождающиеся обеднением пограничных слоев зерен и кристаллитов хромом в результате встречной диффузии углерода и хрома. Наличие первичного феррита в сварных швах вносит качественные изменения в этот процесс. Фазовые превращения в этом случае локализуются в объемах, занимаемых первычным ферритом, который, как известно, способен растворить больше хрома, чем аустенит. Вследствие этого обеднения пограничных слоев хромом до критических концентраций не происходит и такие швы обладают более высокой сопротивляемостью межкристаллитной коррозии.

Вместе с тем не следует забывать, что швы и стали с повышенным содержанием феррита более подвержены сигматизации в интервале температур 450—850° С, а следовательно, и потере пластичности, чем стали и швы с ограниченным содержанием феррита или чистоаустенитные. Поэтому для обеспечения служебных характеристик конструкций и узлов, работающих в интервале критических температур (преимущественно 450—650° С), содержание феррита в шве должно быть ограничено до 2—3%.

19

Доля участия основного металла в формировании шва определяется отношением

γ0=Fпр/(Fпр+Fн) Соответственно доля участия наплавленного металла в образовании шва γн=Fн/(Fпр+Fн) При этом γ0+γн=1, а γн=1-γ0. Величины Fпр и Fн, γн и γ0 непосредственно зависят от метода и режима сварки, формы подготовки кромок и определяются экспериментально или расчетом по эмпирическим формулам либо графикам.

Содержание рассматриваемого элемента в металле шва определяется на основании правила смешения по формуле

[X]ш=γ0[X]о.м.+(1-γ0)[X]э±ΔХ, Определение доли участия металла в формировании шва где [X]ш, [X]о.м., [X]э - концентрация рассматриваемого элемента соответственно в металле однослойного шва, основном и электродном металлах; ΔХ - обобщенное изменение данного элемента в составе основного и электродного металлов вследствие металлургических взаимодействий или неизбежного взаимодействия расплавленного металла с окружающей средой - газами и шлаками.

При многослойной сварке, когда последующий валик накладывают в разделке на основной металл (Fо.м.) и предыдущий валик (Fn-1), их долю в образовании металла n-го валика также следует учитывать. В этом случае площадь поперечного сечения шва Fш=Fо.м.+Fn-1+Fн

Соответственно доли участия каждого компонента в формировании шва  γо.м.=Fо.м./Fш; γn-1=Fn-1/Fш; γн=Fн/Fш;

 Если свариваются разнородные металлы, значительно различающиеся по химическому составу, участие их в формировании шва учитывается следующим образом: Fо.м.=Fо.м.1+Fо.м.2; Fш=Fо.м.1+Fо.м.2+Fn-1+Fн. Соответственно доля их участия в формировании шва γо.м.1=Fо.м.1/Fш; γо.м.2=Fо.м.2/Fш.