ХРОМОНИКЕЛЕВЫЕ АУСТЕНИТНО-МАРТЕНСИТНЫЕ И МАРТЕНСИТНО-ФЕРРИТНЫЕ СТАЛИ. Аустенитно мартенситные стали

АУСТЕНИТНО-МАРТЕНСИТНЫЕ СТАЛИ (Савченко В. С.)

СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

19.1. Состав, структура и назначение сталей

К аустенитно-мартенситному классу в соответствии с ГОСТ 5632—72 отно­сятся стали, имеющие структуру аустенита и мартенсита, количество кото­рых можно изменить в широких пределах К этому классу относятся стали, химический состав которых выбран с соотношением легирующих элементов, обеспечивающих начало мартенситного превращения при 20—60 °С. Пред­ставители этого класса сталей приведены в табл 19 1, 19 2

Ориентировочно оценку структуры сталей в зависимости от состава мо­жно определить по диаграмме Я М Потака, В А Сагалевич (рис 13.3).

Стали аустенитно-мартеиситного (переходного) класса, лежащего между мартенситным и аустенитным, в зависимости от термической обработки имеют структуру н обладают свойствами, близкими к свойствам сталей аустенитного или мартенситного классов

После закалки с температуры, достаточной для растворения карбидов, структура сталей переходного класса в основном аустенитиая, хотя в зави­симости от марки стали и условий, заданных при выплавке, сталь может содержать некоторое количество мартенсита Однако этот аустенит неустой­чив и при охлаждении до отрицательных температур (рис 19 1) либо плас­тической деформации при температурах у-^а-превращения сравнительно легко превращается в мартенсит, причем полнота мартенситного превраще­ния в последнем случае зависит от температуры деформации Деформация аустенита при температуре 100—200 °С замедляет мартенситное превраще­ние практически до нуля Структурное состояние определяет механические характеристики сталей (табл 19 3)

Указанные стали рекомендуются к применению как высокопрочные стали для изделий, работающих в атмосферных условиях, уксуснокислых и других солевых средах, а также для упругих элементов Учитывая высокую пластичность и вязкость металла после закалки, из сталей целесообразно изготовлять детали посредством глубокой штамповки с последующим упроч­нением отпуском Значительное количество остаточного аустенита при соот­ветствующих режимах термообработки обеспечивает высокую пластичность и ударную вязкость сталей при отрицательных температурах и позволяет рекомендовать стали для изделий криогенной техники, работающих до тем­ператур —196 °С [3] В этом случае для обеспечения высокой надежности в эксплуатации стали не следует подвергать старению

19.2. Свариваемость сталей

19.2 1. Структура, свойства металла шва и зоны термического влияния

После сварки сталей, прошедших полный цикл упрочняющей термообработки и имеющих благодаря этому мартенситную структуру, наблюдается широкая зона, имеющая после высоко­температурного нагрева структуру аустенита. Ширина зоны определяется температурой обратного мартенситного превра­щения металла (Ас—Ас3) (650—750 °С). Одновременно в ин­тервале температур 550—900 °С происходит интенсивное выде­ление карбидов (рис 19 2), особенно по границам аустенитных зерен. Кроме того, в узкой зоне, примыкающей к поверхности сплавления, наблюдается образование некоторого количества

6- феррита Структурные превращения в зоне термического вли­яния приводят к снижению пластичности и ударной вязкости металла, а также его чувствительности к концентраторам

напряжений (рис. 19.3). Кроме того, эти превращения снижают коррозионную стойкость и стойкость против межкристаллит- ной коррозии ЗТВ.

19.2.2. Хрупкость сварных соединений

Обратное мартенситное превращение в ЗТВ и ограниченный объем последующего мартенситного превращения при охлаж­дении до комнатной температуры исключает при сварке сталей этого класса образование холодных трещин. Вместе с тем ин­тенсивное выделение карбидов, и особенно образование 6-фер­рита, приводят к хрупкому разрушению сварных соединений в зонах структурных изменений, особенно при понижении тем­пературы до —196 °С. Последнее объясняется резким сниже­нием пластичности 6-феррита. В этом случае полная термо­обработка (закалка, обработка холодом, отпуск) позволяет по­лучить оптимальные соотношения аустенита и мартенсита, а также отсутствие 6-феррита. При этом восстанавливается вязкость зоны сплавления при сохранении прочностных харак­теристик сварного соединения на уровне 0,9 ов основного ме­талла в случае выполнения сварки материалами мартенситного либо аустенитно-мартенситного класса.

19.3. Технология сварки и свойства соединений

19.3.1. Выбор сварочных материалов

Соединения стали аустенитно-мартенситного класса целесооб­разно выполнять аргонодуговой сваркой без присадки (тонко­листовые детали) либо с присадкой перечисленными ниже ма­териалами, а также контактной точечной и роликовой сваркой и электронно-лучевой сваркой.

В случае сварки соединений, для которых отсутствует тре­бование равнопрочности, допускается ручная электродуговая сварка электродами, дающими аустенитный наплавленный ме­талл, либо механизированная сварка под слоем флюса марки АН-26с по ГОСТ 9087—81 либо марки 48-ОФ-6 по ОСТ 5.9206—76.

Выбор присадочного материала осуществляют, исходя из требований прочности сварного соединения. В случае отсут­ствия требований высокой прочности к швам в качестве приса­дочной можно рекомендовать аустенитную проволоку Св-01X19Н18Г10АМ4 (ТУ 14-1-1892—71) либо Св-08Х21Н10Г6 (ГОСТ 2246—70), обладающих хорошей стойкостью против образования горячих трещин и высокой прочностью и пластич­ностью в широком интервале температур, в том числе отрица­тельных (до —196 °С).

При наличии требований высокой прочности сварных соеди­нений рекомендуется к применению аустенитно-мартенситные проволоки СВ-07Х16Н6, Св-08Х17Н5МЗ, Св-09Х15Н9Ю (ТУ I4-I-997— 74), Св-01Х12Н11М2ТС (ТУ 14-1-3482—82).

Механические свойства сварных соединений, полученных с применением некоторых из указанных сварочных материалов, приведены в табл. 19.4.

Прочность сварных соединений, сваренных аустеннтной при­садочной проволокой, выше прочности самой присадки. Это объясняется стеснением деформации металла шва из-за более высокой прочности основного металла. Такой эффект по мере увеличения ширины шва и зоны с аустенитной структурой уменьшается.

19.3.2. Выбор режимов сварки

Режим сварки выбирают, исходя из способа сварки, толщины свариваемого материала, диаметра сварочной проволоки н дру­гих параметров.

Приведенные режимы сварки (табл. 19.5) могут быть скор­ректированы в зависимости от типа соединения, наличия раз­делки кромок, качества сборки, наличия либо отсутствия под­кладки, положения шва в пространстве и т. д.

19.3.3. Выбор послесварочной термообработки

Влияние термического цикла сварки приводит к структурным изменениям, приводящим к охрупчиванию металла ЗТВ сталей, а также снижению их коррозионной стойкости и стойкости про­тив межкристаллитной коррозии. Поэтому при изготовлении ответственных конструкций, к которым предъявляются требо­вания высокой прочности, вязкости и коррозионной стойкости сварных соединений, целесообразно предусмотреть полный цикл

термообработки, включающий закалку, обработку холодом и отпуск. Режим термообработки в этом случае выбирают ана­логичным термообработке основного металла (см. табл. 19.2).

В случае выполнения сварки крупногабаритных изделий, исключающих возможность закалки, следует сварное соедине­ние подвергнуть обработке холодом и последующему отпуску. При этом несколько повышается ударная вязкость сварного соединения.

19.3.4. Коррозионная стойкость соединений

Стали аустенитно-мартенситного класса имеют после закалки с температур, достаточных для растворения карбидов, высокую коррозионную стойкость, определяемую прежде всего высоким содержанием хрома. Сварные соединения имеют равную корро­зионную стойкость с основным металлом.

Мартенситное превращение при обработке холодом сталей,

прошедших закалку, не влияет на коррозионную стойкость и способность сталей к пассивации.

Низкотемпературный отпуск и старение после обработки холодом также не вызывают каких-либо изменений общей кор­розионной стойкости.

Стали аустенитно-мартенситного класса 09X15Н8Ю,

07X16Н6, 08XI7H5M3 в соответствии с требованиями ГОСТ 6032—84 после полного цикла термообработки стойки также против межкристаллитиой коррозии. Вместе с тем при нагреве выше 500 °С наблюдается интенсивное падение стойкости про­тив межкристаллитиой коррозии в связи с выделением по гра­ницам бывших аустенитных зерен карбидов, богатых хромом.

Холодная пластическая деформация сталей аустенитно-мар­тенситного класса, при которой образуется до 75 % мартенсита, не уменьшает склонность стали к общей и межкристаллитиой коррозии. Таким образом, нержавеющие стали рассматривае­мого класса и их сварные соединения во многих случаях имеют хорошее сочетание высокой прочности и коррозионной стойко­сти в агрессивных средах (табл. 19.6).

39.1. Классификация пористых материалов Пористые материалы (ПМ) на металлической основе применяются в каче­

msd.com.ua

Высокопрочная коррозионностойкая сталь аустенитно- мартенситного класса

Изобретение относится к металлургии, в частности к созданию высокопрочной корозионно-стойкой стали аустенитно-мартенситного класса, предназначенной для изготовления высоконагруженных крупногабаритных деталей машин, таких как шасси, рамы, лонжероны, узлы поворота, силовой крепеж и др., работающих при температуре от -70 до +300°С. Заявленная сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,18-0,21; хром 13-14; никель 4-4,5; молибден 2,3-2,8; кремний 1,7-2,5; кобальт 3,5-4,5; азот 0,06-0,09; марганец 0,1-1,0; иттрий 0,001-0,05; церий 0,001-0,05; лантан 0,001-0,05; железо остальное. При этом сумма Y+Ce+La0,l %, а соотношение компонентов, определяющих фазовый состав стали, характеризуется следующими формулами: Км=Cr+Mo+l,5Ni+30(C+N)+0,7(Mn+Si)=30-35; Кф=Cr+Mo+2Si-{l,5Ni+30(C+N)0,7Mn}=5-5,5, где Км - эквивалент мартенситообразования, а Кф - эквивалент ферритообразования. Техническим результатом изобретения является повышение прочности, пластичности, ударной вязкости и сопротивления коррозионному растрескиванию. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным коррозионно-стойким сталям аустенитно-мартенситного класса, обладающих супервысокой прочностью, хорошей свариваемостью и высоким сопротивлением коррозионному растрескиванию. Сталь предназначена для изготовления высоконагруженных крупногабаритных деталей машин: шасси, рамы, лонжероны, узлы поворота, силовой крепеж и др., работающих при t = -70 - +300oC во всеклиматических условиях, в том числе в морской среде.

Формула изобретения

РИСУНКИ

www.findpatent.ru

Технология сварки аустенитно-мартенситных сталей

Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе! Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе! Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор. Доставка по всей России!

Состав, структура и назначение сталей

К аустенитно-мартенситному классу в соответствии с ГОСТ 5632—72 относятся стали, имеющие структуру аустенита и мартенсита, количество которых можно изменить в широких пределах К этому классу относятся стали, химический состав которых выбран с соотношением легирующих элементов, обеспечивающих начало мартенситного превращения при 20—60 °С. Представители этого класса сталей приведены в табл 19 1, 19 2.

Стали аустенитно-мартеиситного (переходного) класса, лежащего между мартенситным и аустенитным, в зависимости от термической обработки имеют структуру н обладают свойствами, близкими к свойствам сталей аустенитного или мартенситного классов.

После закалки с температуры, достаточной для растворения карбидов, структура сталей переходного класса в основном аустенитная, хотя в зависимости от марки стали и условий, заданных при выплавке, сталь может содержать некоторое количество мартенсита Однако этот аустенит неустойчив и при охлаждении до отрицательных температур (рис 19 1) либо пластической деформации при температурах γ→α сравнительно легко превращается в мартенсит, причем полнота мартенситного превращения в последнем случае зависит от температуры деформации Деформация аустенита при температуре 100—200 oС замедляет мартенситное превращение практически до нуля Структурное состояние определяет механические характеристики сталей (табл 19 3).

Указанные стали рекомендуются к применению как высокопрочные стали для изделий, работающих в атмосферных условиях, уксуснокислых и других солевых средах, а также для упругих элементов Учитывая высокую пластичность и вязкость металла после закалки, из сталей целесообразно изготовлять детали посредством глубокой штамповки с последующим упрочнением отпуском Значительное количество остаточного аустенита при соответствующих режимах термообработки обеспечивает высокую пластичность и ударную вязкость сталей при отрицательных температурах и позволяет рекомендовать стали для изделий криогенной техники, работающих до температур —196 °С. В этом случае для обеспечения высокой надежности в эксплуатации стали не следует подвергать старению.

Структура, свойства металла шва и зоны термического влияния

После сварки сталей, прошедших полный цикл упрочняющей термообработки и имеющих благодаря этому мартенситную структуру, наблюдается широкая зона, имеющая после высокотемпературного нагрева структуру аустенита. Ширина зоны определяется температурой обратного мартенситного превращения металла (Ас1—Ас3) (650—750 °С). Одновременно в интервале температур 550—900 °С происходит интенсивное выделение карбидов (рис 19 2), особенно по границам аустенитных зерен. Кроме того, в узкой зоне, примыкающей к поверхности сплавления, наблюдается образование некоторого количества δ-феррита Структурные превращения в зоне термического влияния приводят к снижению пластичности и ударной вязкости металла, а также его чувствительности к концентраторам напряжений (рис. 19.3). Кроме того, эти превращения снижают коррозионную стойкость и стойкость против межкристаллитной коррозии ЗТВ.

Хрупкость сварных соединений

Обратное мартенситное превращение в ЗТВ и ограниченный объем последующего мартенситного превращения при охлаждении до комнатной температуры исключает при сварке сталей этого класса образование холодных трещин. Вместе с тем интенсивное выделение карбидов, и особенно образование δ-феррита, приводят к хрупкому разрушению сварных соединений в зонах структурных изменений, особенно при понижении температуры до —196 °С. Последнее объясняется резким снижением пластичности δ-феррита. В этом случае полная термообработка (закалка, обработка холодом, отпуск) позволяет получить оптимальные соотношения аустенита и мартенсита, а также отсутствие δ-феррита. При этом восстанавливается вязкость зоны сплавления при сохранении прочностных характеристик сварного соединения на уровне 0,9 σв основного металла в случае выполнения сварки материалами мартенситного либо аустенитно-мартенситного класса.

Технология сварки и свойства соединений

Выбор сварочных материалов

Соединения стали аустенитно-мартенситного класса целесообразно выполнять аргонодуговой сваркой без присадки (тонколистовые детали) либо с присадкой перечисленными ниже материалами, а также контактной точечной и роликовой сваркой и электронно-лучевой сваркой.

В случае сварки соединений, для которых отсутствует требование равнопрочности, допускается ручная электродуговая сварка электродами, дающими аустенитный наплавленный металл, либо механизированная сварка под слоем флюса марки АН-26с по ГОСТ 9087—81 либо марки 48-ОФ-6 по ОСТ 5.9206—76.

Выбор присадочного материала осуществляют, исходя из требований прочности сварного соединения. В случае отсутствия требований высокой прочности к швам в качестве присадочной можно рекомендовать аустенитную проволоку Св-01X19Н18Г10АМ4 (ТУ 14-1-1892—71) либо Св-08Х21Н10Г6 (ГОСТ 2246—70), обладающих хорошей стойкостью против образования горячих трещин и высокой прочностью и пластичностью в широком интервале температур, в том числе отрицательных (до —196 °С).

При наличии требований высокой прочности сварных соединений рекомендуется к применению аустенитно-мартенситные проволоки Св-07Х16Н6, Св-08Х17Н5МЗ, Св-09Х15Н9Ю (ТУ 14-1-997—74), Св-01Х12Н11М2ТС (ТУ 14-1-3482—82).

Механические свойства сварных соединений, полученных с применением некоторых из указанных сварочных материалов, приведены в табл. 19.4.

Прочность сварных соединений, сваренных аустенитной присадочной проволокой, выше прочности самой присадки. Это объясняется стеснением деформации металла шва из-за более высокой прочности основного металла. Такой эффект по мере увеличения ширины шва и зоны с аустенитной структурой уменьшается.

Выбор режимов сварки

Режим сварки выбирают, исходя из способа сварки, толщины свариваемого материала, диаметра сварочной проволоки и других параметров.

Приведенные режимы сварки (табл. 19.5) могут быть скорректированы в зависимости от типа соединения, наличия разделки кромок, качества сборки, наличия либо отсутствия подкладки, положения шва в пространстве и т. д.

Выбор послесварочной термообработки

Влияние термического цикла сварки приводит к структурным изменениям, приводящим к охрупчиванию металла ЗТВ сталей, а также снижению их коррозионной стойкости и стойкости против межкристаллитной коррозии. Поэтому при изготовлении ответственных конструкций, к которым предъявляются требования высокой прочности, вязкости и коррозионной стойкости сварных соединений, целесообразно предусмотреть полный цикл термообработки, включающий закалку, обработку холодом и отпуск. Режим термообработки в этом случае выбирают аналогичным термообработке основного металла (см, табл. 19.2).

В случае выполнения сварки крупногабаритных изделий, исключающих возможность закалки, следует сварное соединение подвергнуть обработке холодом и последующему отпуску. При этом несколько повышается ударная вязкость сварного соединения.

Коррозионная стойкость соединений

Стали аустенитно-мартенситного класса имеют после закалки с температур, достаточных для растворения карбидов, высокую коррозионную стойкость, определяемую прежде всего высоким содержанием хрома. Сварные соединения имеют равную коррозионную стойкость с основным металлом.

Мартенситное превращение при обработке холодом сталей, прошедших закалку, не влияет на коррозионную стойкость и способность сталей к пассивации.

Низкотемпературный отпуск и старение после обработки холодом также не вызывают каких-либо изменений общей коррозионной стойкости.

Стали аустенитно-мартенситного класса 09X15Н8Ю, 07X16Н6, 08XI7H5M3 в соответствии с требованиями ГОСТ 6032—84 после полного цикла термообработки стойки также против межкристаллитной коррозии. Вместе с тем при нагреве выше 500 °С наблюдается интенсивное падение стойкости против межкристаллитной коррозии в связи с выделением по границам бывших аустенитных зерен карбидов, богатых хромом.

Холодная пластическая деформация сталей аустенитно-мартенситного класса, при которой образуется до 75 % мартенсита, не уменьшает склонность стали к общей и межкристаллитной коррозии. Таким образом, нержавеющие стали рассматриваемого класса и их сварные соединения во многих случаях имеют хорошее сочетание высокой прочности и коррозионной стойкости в агрессивных средах (табл. 19.6).

www.autowelding.ru

АУСТЕНИТНО-МАРТЕНСИТНЫЕ СТАЛИ (Савченко В. С.)

19.1. Состав, структура и назначение сталей

К аустенитно-мартенситному классу в соответствии с ГОСТ 5632—72 отно­сятся стали, имеющие структуру аустенита и мартенсита, количество кото­рых можно изменить в широких пределах К этому классу относятся стали, химический состав которых выбран с соотношением легирующих элементов, обеспечивающих начало мартенситного превращения при 20—60 °С. Пред­ставители этого класса сталей приведены в табл 19 1, 19 2

Ориентировочно оценку структуры сталей в зависимости от состава мо­жно определить по диаграмме Я М Потака, В А Сагалевич (рис 13.3).

Стали аустенитно-мартеиситного (переходного) класса, лежащего между мартенситным и аустенитным, в зависимости от термической обработки имеют структуру н обладают свойствами, близкими к свойствам сталей аустенитного или мартенситного классов

После закалки с температуры, достаточной для растворения карбидов, структура сталей переходного класса в основном аустенитиая, хотя в зави­симости от марки стали и условий, заданных при выплавке, сталь может содержать некоторое количество мартенсита Однако этот аустенит неустой­чив и при охлаждении до отрицательных температур (рис 19 1) либо плас­тической деформации при температурах у-^а-превращения сравнительно легко превращается в мартенсит, причем полнота мартенситного превраще­ния в последнем случае зависит от температуры деформации Деформация аустенита при температуре 100—200 °С замедляет мартенситное превраще­ние практически до нуля Структурное состояние определяет механические характеристики сталей (табл 19 3)

Указанные стали рекомендуются к применению как высокопрочные стали для изделий, работающих в атмосферных условиях, уксуснокислых и других солевых средах, а также для упругих элементов Учитывая высокую пластичность и вязкость металла после закалки, из сталей целесообразно изготовлять детали посредством глубокой штамповки с последующим упроч­нением отпуском Значительное количество остаточного аустенита при соот­ветствующих режимах термообработки обеспечивает высокую пластичность и ударную вязкость сталей при отрицательных температурах и позволяет рекомендовать стали для изделий криогенной техники, работающих до тем­ператур —196 °С [3] В этом случае для обеспечения высокой надежности в эксплуатации стали не следует подвергать старению

19.2. Свариваемость сталей

19.2 1. Структура, свойства металла шва и зоны термического влияния

После сварки сталей, прошедших полный цикл упрочняющей термообработки и имеющих благодаря этому мартенситную структуру, наблюдается широкая зона, имеющая после высоко­температурного нагрева структуру аустенита. Ширина зоны определяется температурой обратного мартенситного превра­щения металла (Ас—Ас3) (650—750 °С). Одновременно в ин­тервале температур 550—900 °С происходит интенсивное выде­ление карбидов (рис 19 2), особенно по границам аустенитных зерен. Кроме того, в узкой зоне, примыкающей к поверхности сплавления, наблюдается образование некоторого количества

6- феррита Структурные превращения в зоне термического вли­яния приводят к снижению пластичности и ударной вязкости металла, а также его чувствительности к концентраторам

напряжений (рис. 19.3). Кроме того, эти превращения снижают коррозионную стойкость и стойкость против межкристаллит- ной коррозии ЗТВ.

19.2.2. Хрупкость сварных соединений

Обратное мартенситное превращение в ЗТВ и ограниченный объем последующего мартенситного превращения при охлаж­дении до комнатной температуры исключает при сварке сталей этого класса образование холодных трещин. Вместе с тем ин­тенсивное выделение карбидов, и особенно образование 6-фер­рита, приводят к хрупкому разрушению сварных соединений в зонах структурных изменений, особенно при понижении тем­пературы до —196 °С. Последнее объясняется резким сниже­нием пластичности 6-феррита. В этом случае полная термо­обработка (закалка, обработка холодом, отпуск) позволяет по­лучить оптимальные соотношения аустенита и мартенсита, а также отсутствие 6-феррита. При этом восстанавливается вязкость зоны сплавления при сохранении прочностных харак­теристик сварного соединения на уровне 0,9 ов основного ме­талла в случае выполнения сварки материалами мартенситного либо аустенитно-мартенситного класса.

19.3. Технология сварки и свойства соединений

19.3.1. Выбор сварочных материалов

Соединения стали аустенитно-мартенситного класса целесооб­разно выполнять аргонодуговой сваркой без присадки (тонко­листовые детали) либо с присадкой перечисленными ниже ма­териалами, а также контактной точечной и роликовой сваркой и электронно-лучевой сваркой.

В случае сварки соединений, для которых отсутствует тре­бование равнопрочности, допускается ручная электродуговая сварка электродами, дающими аустенитный наплавленный ме­талл, либо механизированная сварка под слоем флюса марки АН-26с по ГОСТ 9087—81 либо марки 48-ОФ-6 по ОСТ 5.9206—76.

Выбор присадочного материала осуществляют, исходя из требований прочности сварного соединения. В случае отсут­ствия требований высокой прочности к швам в качестве приса­дочной можно рекомендовать аустенитную проволоку Св-01X19Н18Г10АМ4 (ТУ 14-1-1892—71) либо Св-08Х21Н10Г6 (ГОСТ 2246—70), обладающих хорошей стойкостью против образования горячих трещин и высокой прочностью и пластич­ностью в широком интервале температур, в том числе отрица­тельных (до —196 °С).

При наличии требований высокой прочности сварных соеди­нений рекомендуется к применению аустенитно-мартенситные проволоки СВ-07Х16Н6, Св-08Х17Н5МЗ, Св-09Х15Н9Ю (ТУ I4-I-997— 74), Св-01Х12Н11М2ТС (ТУ 14-1-3482—82).

Механические свойства сварных соединений, полученных с применением некоторых из указанных сварочных материалов, приведены в табл. 19.4.

Прочность сварных соединений, сваренных аустеннтной при­садочной проволокой, выше прочности самой присадки. Это объясняется стеснением деформации металла шва из-за более высокой прочности основного металла. Такой эффект по мере увеличения ширины шва и зоны с аустенитной структурой уменьшается.

19.3.2. Выбор режимов сварки

Режим сварки выбирают, исходя из способа сварки, толщины свариваемого материала, диаметра сварочной проволоки н дру­гих параметров.

Приведенные режимы сварки (табл. 19.5) могут быть скор­ректированы в зависимости от типа соединения, наличия раз­делки кромок, качества сборки, наличия либо отсутствия под­кладки, положения шва в пространстве и т. д.

19.3.3. Выбор послесварочной термообработки

Влияние термического цикла сварки приводит к структурным изменениям, приводящим к охрупчиванию металла ЗТВ сталей, а также снижению их коррозионной стойкости и стойкости про­тив межкристаллитной коррозии. Поэтому при изготовлении ответственных конструкций, к которым предъявляются требо­вания высокой прочности, вязкости и коррозионной стойкости сварных соединений, целесообразно предусмотреть полный цикл

термообработки, включающий закалку, обработку холодом и отпуск. Режим термообработки в этом случае выбирают ана­логичным термообработке основного металла (см. табл. 19.2).

В случае выполнения сварки крупногабаритных изделий, исключающих возможность закалки, следует сварное соедине­ние подвергнуть обработке холодом и последующему отпуску. При этом несколько повышается ударная вязкость сварного соединения.

19.3.4. Коррозионная стойкость соединений

Стали аустенитно-мартенситного класса имеют после закалки с температур, достаточных для растворения карбидов, высокую коррозионную стойкость, определяемую прежде всего высоким содержанием хрома. Сварные соединения имеют равную корро­зионную стойкость с основным металлом.

Мартенситное превращение при обработке холодом сталей,

прошедших закалку, не влияет на коррозионную стойкость и способность сталей к пассивации.

Низкотемпературный отпуск и старение после обработки холодом также не вызывают каких-либо изменений общей кор­розионной стойкости.

Стали аустенитно-мартенситного класса 09X15Н8Ю,

07X16Н6, 08XI7H5M3 в соответствии с требованиями ГОСТ 6032—84 после полного цикла термообработки стойки также против межкристаллитиой коррозии. Вместе с тем при нагреве выше 500 °С наблюдается интенсивное падение стойкости про­тив межкристаллитиой коррозии в связи с выделением по гра­ницам бывших аустенитных зерен карбидов, богатых хромом.

Холодная пластическая деформация сталей аустенитно-мар­тенситного класса, при которой образуется до 75 % мартенсита, не уменьшает склонность стали к общей и межкристаллитиой коррозии. Таким образом, нержавеющие стали рассматривае­мого класса и их сварные соединения во многих случаях имеют хорошее сочетание высокой прочности и коррозионной стойко­сти в агрессивных средах (табл. 19.6).

hssco.ru

Хромоникелевые стали | Учебные материалы

Никель относится к числу металлов, легко приобретающих пассивность, хотя его пассивирующая способность меньше хрома и молибдена. Ni — аустенитообразующий элемент, поэтому сталь, содержащая 18 % Сr и 9 % Ni, при комнатной температуре имеет структуру аустенита.

Нержавеющие стали, имеющие аустенитную структуру, обладают более высокой коррозионной стойкостью, лучшими технологическими свойствами по сравнению с хромистыми нержавеющими сталями, в частности лучшие свариваются. Они сохраняют прочность до более высоких температур, и в то же время аустенитные стали не теряют пластичности при низких температурах.

Хромоникелевые стали в зависимости от состава и структуры подразделяются на стали аустенитного, аустенитно-мартенситного и аустенитно-ферритного классов. На рисунке 49 приведена диаграмма Шеффлера, позволяющая определять структуру стали в зависимости от ее состава.

Эквивалентные содержания никеля и хрома зависят от химического состава стали и определяются по формулам:

Сrэ=% Сr + % Mo + 2×% Fe + 2×% Ti + 0,5×% Nb + % W + 0,5×% Ta + 1,5×% Si;

Niэ= % Ni + 30×% С + 30×% N + 12×% B + % Сo + 0,5×% Mn.

Хромоникелевые стали выпускаются марок:

1. аустенитные 04Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н12Т, 06Х18Н11;
2. аустенитно-мартенситные 09Х15Н8Ю, 09Х17Н7Ю;
3. аустенитно-ферритные 12Х21Н5Т, 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т.

Рисунок 49 — Структурная диаграмма Шеффлера

Вторая и третья группы сталей являются заменителями аустенитных сталей. Термическая обработка нержавеющих сталей аустенитного класса заключается в закалке в воде с 1050…1100 0С. Нагрев до этих температур вызывает растворение карбидов хрома М23С6, а быстрое охлаждение фиксирует состояние пересыщенного твердого раствора. Кроме того, при закалке происходят рекристаллизационные процессы, устраняющие последствия пластической деформации. В результате закалки твердость сталей аустенитного класса не повышается, а снижается.

Основным способом упрочнения аустенитных сталей является наклеп: при деформации порядка 80…90 % предел текучести может достигать 1000…1200 МПа, а предел прочности 1200…1400 МПа при сохранении достаточно высокой пластичности. Но этот способ упрочнения применим лишь для таких видов изделий, как тонкий лист, лента, проволока и т.п. Все аустенитные стали не магнитны. Хорошо работают в растворах азотной, уксусной, фосфорной, органических кислот, растворах солей, щелочей, в атмосферных условиях.

Аустенитно-мартенситные стали

Стали аустенитно-мартенситного класса обладают более высокой прочностью. Упрочняются закалкой от 975 0С, а для перевода большей части аустенита в мартенсит подвергают обработке холодом в интервале температур от минус 50 0С. После этого проводится отпуск при 450…500 0С; при этом из мартенсита выделяются частицы интерметаллидов типа Ni3Al.

Аустенитно-ферритные стали

Предложены как заменители аустенитных сталей с целью экономии никеля. Они имеют прочность и твердость выше, но пластичность и ударную вязкость ниже, чем аустенитные стали. Эти стали не обладают стабильностью свойств: их свойства зависят от соотношения ферритной и аустенитной фаз. Закалка проводится с 1000…1150 0С.

Механические свойства некоторых хромоникелевых сталей после закалки приведены в таблице 12.

Таблица 12 — Механические свойства сталей в закаленном состоянии

Коррозионностойкие сплавы на железоникелевой и никелевой основе

Они применяются для обеспечения более высокой коррозионной стойкости в таких средах, как серная и соляная кислоты. В этих случаях используют сплавы на железоникелевой основе, например, сплав 04ХН40МДЮ, имеющий после закалки и отпуска при 650…700 0С структуру аустенит и интерметаллидную g- фазу типа Ni3 (Ti, Al). Сплав предназначен для работы при больших нагрузках в растворах серной кислоты.

Для работы в соляных средах, растворах серной, азотной, фосфорной кислот применяется никелевый сплав Н70МФ. Сплав ХН65МВ применяется для работы при повышенных температурах во влажном хлоре, солянокислотных и сернокислых средах, хлоридах, смесях кислот и других агрессивных средах.

dprm.ru

ХРОМОНИКЕЛЕВЫЕ АУСТЕНИТНО-МАРТЕНСИТНЫЕ И МАРТЕНСИТНО-ФЕРРИТНЫЕ СТАЛИ

Высоколегированные хромоникелевые коррозионно-стойкие стали послужили основой для создания высокопрочных сталей, обладающих одновременно и высокой ударной вязкостью. По принципу упрочнения эти стали можно подразделить на две груп­пы — мартенситно-стареющие и аустенитно-мартенситные (про­межуточные). Стали первой группы условно подразделяют на две подгруппы — низкоуглеродистые и безуглеродистые (по данным Я — М. Потака).

Низкоуглеродистые мартенситно-стареющие стали по своему химическому составу относятся к сталям мартенситного класса. При закалке таких сталей с температуры аустенитизации ~ 1000 °С их структура должна состоять из мартенсита и небольшого коли­чества остаточного аустенита (~ 10 %), поскольку температура начала и конца мартенситного превращения выше 20 °С (по дан­ным Я. М. Потака у стали 08Х15Н5Д2Т Мн = 130 °С, Мк = — 30 °С). Наличие в стали небольшого количества остаточного аустенита способствует повышению ударной вязкости стали, а мартенситная основа — повышению прочности. Если количество аустенита после закалки оказывается слишком большим и отри­цательно сказывается на прочности, оно может быть снижено путем охлаждения закаленной стали — обработкой холодом (при температуре до —70 °С).

Дополнительное повышение прочности закаленной стали дости­гается при старении — отпуске на температуру —450 °С, когда достигается максимальная прочность. Упрочнение при старении происходит в результате выделения интерметаллидных фаз (NiTi, NiAl, Ni3Ti, Ni3Al и др.), т. е. главным образом соединений, содер­жащих титан и алюминий. Значение легирования титаном состоит и в том, что титан, связывая углерод в карбиды, уменьшает его содержание в мартенсите (в виде перенасыщенного раствора) и тем самым способствует повышению ударной вязкости стали. Повышению вязкости этих сталей после старения способствует наличие значительного количества никеля, увеличивающего спо­собность дислокаций к перемещению (по данным Я. М. Потака).

Безуглеродистые хромоникелевые мартенситно-стареющие стали содержат до 0,03 % С. Это определяет, с одной стороны, возможность сохранения мартенситом вязкости, а с другой — эффективность развития процесса старения, связанного с наличием в стали титана. В стали также должно быть определенное коли­чество молибдена для предотвращения чрезмерного охрупчивания при старении. После закалки стали становятся почти полностью мартенситными (количество остаточного аустенита ~ 3 %) в связи с низким содержанием в них углерода. Эти стали наряду с высокой прочностью имеют хорошие кислотостойкость, хладостойкость и высокий предел упругости.

Стали переходного класса — аустенитно-мартенситные при­обретают такое состояние после охлаждения из аустенитной области в связи с тем, что определяемая составом температура начала их мартенситного превращения находится вблизи нор­мальной (20—60 °С). Достаточно быстрое охлаждение может зафик­сировать почти полностью аустенитное состояние стали, но аусте­нит должен быть нестабильным и распадаться при пластической деформации с образованием мартенсита. Такой же распад неста­бильного аустенита достигается обработкой холодом при —50 -4- —70 °С. Отпуск стали, обработанной на мартенситно-аусте­нитную структуру, как и сталей рассмотренных типов, приводит к остариванию мартенсита и повышению прочности стали. Содер­жание углерода в этих сталях может быть более высоким, чем в мартенситно-стареющих, так как наличие значительного коли­чества аустенита обеспечивает получение достаточной ударной вязкости.

Коррозионно-стойкие высокопрочные стали вполне техноло­гичны. Их следует обрабатывать в состоянии до старения. После нагрева до аустенитного состояния и неполного охлаждения (выше 200 °С), когда стали остаются аустенитными, они хорошо деформируются (табл. 10.7).

Несмотря на сложный химический состав, высокое содержание легирующих элементов и в некоторых случаях сложность фазо­вых и структурных изменений, хромоникелевые высоколегиро­ванные стали различного назначения можно отнести к удовлетво­рительно, а иногда и хорошо свариваемым. Однако сварка этих сталей и обеспечение требуемых свойств сварных соединений часто требуют принятия специальных мер. Важные исследования по сварке высоколегированных хромоникелевых сталей были прове­дены в ИЭС им. Е. О. Патона Б. И. Медоваром, Н. И. Кахов­ским, К. А. Ющенко и др.

Сложность сварки хромоникелевых высоколегированных сталей во многом определяется их структурным классом и состоянием, фазовыми превращениями, которые могут протекать при свароч­ном нагреве и охлаждении, и специфическими требованиями к свой­ствам, которыми должны обладать сварные соединения жаропроч­ных, хладостойких, кислотостойких и высокопрочных сталей.

Основные трудности сварки связаны со склонностью к обра­зованию горячих трещин в швах и околошовных зонах (аустенит­ные стали) и склонностью к образованию холодных трещин в ЗТВ (мартенситные и аустенитно-мартенситные стали), с появлением после сварочного нагрева в высокотемпературной зоне 6-феррита, выделением карбидов из аустенита в определенных участках ЗТВ и ухудшением в этих местах стойкости против межкристаллитной коррозии (МКК) и других свойств. Определенные осложнения вносит повышенное, по сравнению, с железом, сродство хрома к кислороду и вследствие этого его повышенная окисляемость и возможная в связи с этим загрязненность металла шва. В аусте-

9BS

ните с высоким содержанием никеля растворимость водорода повышена, что может стать причиной повышенной порис­тости.

hssco.ru

МАРТЕНСИТНО-СТАРЕЮЩИЕ СТАЛИ (Лазько В. Е.)

СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

20.1. Состав, структура сталей и их назначение

Мартенситно-стареющие стали отличает особый механизм упрочнения, осно­ванный иа выделениях иитерметаллидов типа Ni (Ті, Ai), Ni3Ti, Ni3Mo при нагреве 400—550 °С твердых рартворов железа с никелем и добавками раз­личных элементов замещения При этом обеспечивается ств= 1500-4-2000 МПа, а для ряда композиций до 2800 МПа. Максимальное упрочнение при старе­нии достигается в безуглеродистых сплавах как необходимом условии пре­дотвращения связывания легирующих элементов в карбиды. Поэтому обра­зующийся при закалке таких сталей мартенсит сравнительно мягок (ств = 700—1100 МПа) и пластичен.

Основной системой легирования мартеиситно-стареющей стали, обеспе­чивающей максимальный уровень прочности, является железоникелевый сплав (18—25% Ni), содержащий добавки Мо, Со, Ті и Al (Н18К9М5Т, Н18К8М5ТЮ, Н18К12М5Т и др.). Другой распространенной системой, обес­печивающей уровень прочности сГв=£Д600 МПа, является железохромонике­левый сплав (10—13% Сг и 5—10% Ni) с добавками Мо, Со, Ті и А1 (Х11Н10М2ТЮ, Х12Н9К4МВТ, 03Х12К14Н5М5Т и др.). В структуре этих сталей может быть 10—40 % остаточного аустенита Третьей системой леги­рования мартенситио-стареющих сталей, обеспечивающей уровень прочности Ов<Д500 МПа, является сплав Fe с 12% Ni и дополнительным легирова­нием Си, Мп, V и другими элементами, вызывающими умеренное старение (Н12М2Д2ТЮ, 03h22X5M3, Н8Г4ФЗД2 и др.). Четвертой системой леги­рования - является железоиикелькобальтовый сплав (9% Ni — 4% Со) с до­бавками карбидообразующих элементов и содержанием С 0,2—0,4 %. Смешанный карбидно-интерметаллидный механизм упрочнения обеспечивает уровень прочности Ств= 1300-г-2000 МПа. Химический состав некоторых мар - тенситно-стареющих сталей и их свойства приведены в табл. 20.1

Микроструктура типичных мартенситио-стареющих сталей представляет так называемый «массивный» мартенсит в виде пакетов ферритных пластин, разделенных малоугловыми границами. Высокая плотность дислокаций и границ в объеме мартенсита обеспечивает однородное распределение вы­деляющихся при старении частиц с расстоянием между ними 0,2—0,5 мкм.

Мартеиситно-стареющие стали изготавливаются в виде поковок, штам­повок, листов, отливок, прутков и проволоки, в том числе и сварочной Для стабилизации значений пластических характеристик, увеличения уста­лостной прочности и предотвращения водородного охрупчивания применя­ется вакуумный переплав металла, повышающий чистоту по содержанию неметаллических включений, газов и примесей Цветных металлов. Для умень­шения содержания углерода и азота в некоторых случаях применяют элек­тронно-лучевой переплав.

Относительно высокая стоимость мартенситио-стареющих сталей огра­ничивает применение конструкциями, где на первый план выдвигается необ­ходимость обеспечения повышенной удельной прочности, в том числе и при сварке закаленных элементов, при низкой чувствительности к наличию над-

резов и трещииоподобиых дефектов Типичные области применения: оболочки летательных аппаратов, корпуса двигателей, сосуды высокого давлення, из­делия криогенного назначения и др. [1].

20.2. Свариваемость сталей

20.2.1. Фазовые и структурные превращения

По свариваемости мартенситно-стареющие стали превосходят широко используемые углеродистые легированные стали. Они мало чувствительны к образованию горячих и холодных тре­щин; обеспечивают повышенный уровень механических свойств сварных соединений в нетермообработанном состоянии и воз­можность достижения равнопрочности основному металлу про­ведением после сварки старения.

Высокая прокаливаемость мартенситно-стареющих сталей предопределяет получение мартенситной структуры независимо от скорости охлаждения после аустенитизации. Повышенное со­держание легирующих элементов может сместить температуру окончания мартенситного превращения ниже комнатной, что обусловит наличие в структуре определенного количества оста­точного аустенита. Другой причиной его появления является нагрев закаленной стали на температуру, близкую к 600 °С, что приводит к обратному а—у-превращению.

Как при сварке в термоупрочненном, так и отожженном со­стоянии старение в зоне термического влияния происходит там, где нагрев достигал температур 480—540 °С. В тех случаях ЗТВ, где температура была 650 °С, мартенсит распадается на феррит и обогащенный никелем и, следовательно, стабильный аустенит. При охлаждении до комнатной температуры эти структурные составляющие сохраняются и не претерпевают из­менений в результате старения после сварки.

20.2.2. Сопротивляемость ГТ

Благодаря низкому содержанию углерода в большинстве марок мартенситио-стареющих сталей сопротивляемость ГТ находится на высоком уровне (табл. 20.2). Случаи поражения сварных швов горячими трещинами наблюдались при содержании С 0,1—0,2 % или наличии в сварочной проволоке редкоземельных элементов свыше 0,03 %. Согласно [1], сварочная проволока не должна также содержать Са, В и Zr. Легирование Со до 5 % приводит к увеличению сопротивляемости трещинам [2].

20.2.3. Сопротивляемость ХТ

Безуглеродистые и малоуглеродистые мартенситно-стареющие стали проявляют чувствительность к образованию ХТ только в ' присутствии Н. Неравномерность распределения водорода по зонам сварного соединения предопределяет места преиму­щественного зарождения трещин по центру сварного шва, ли­нии сплавления и карбидной сетке в зоне термического влия­ния. Особенно неблагоприятна многопроходная сварка, при ко­торой увеличение продолжительности пребывания металла в температурном интервале выпадения карбидов и интерметал­лидов приводит к росту размеров включений, повышению ло­кального напряженного состояния и концентрации Н, облег­чающих зарождение трещин. Предотвращение образования ХТ достигается при наличии в структуре свыше 20 % остаточного аустенита. Действие легирующих элементов обусловлено в ос­новном влиянием двух факторов: изменения растворимости Н и содержания остаточного аустенита в металле шва. При мар­тенситной структуре повышение содержания Мо и Ni ухудшает, а Мп и Со увеличивает сопротивление холодным трещинам в соответствии с изменением растворимости Н. В то же время Ni и Мо могут играть положительную роль, если при легиро­вании образуется остаточный аустенит.

20.2.4. Структурные и технологические дефекты сварных соединений

Низкий уровень содержания элементов-раскислителей (С, Si и Мп) в мартенситио-стареющих сталях обусловливает опреде­ленные трудности с предотвращением образования пористости, несплавлений и загрязненности неметаллическими включениями металла шва. Развитие указанных явлений в существенной мере зависит от содержания А1 и Ті, определяющих также и уровень прочности соединения. Типичное содержание А1 и Ті в свароч­ных проволоках вызывает неравномерное окисление легирую­щих элементов в зоие сварки и, как следствие, нестабильность

состава и свойств металла шва. Окисление титана, кроме того, приводит при сварке малых толщин к образованию на поверх­ности металла шва местных утолщений в виде пленки окислов, а также криволинейной форме соединения вследствие повышен­ного эффекта блуждания дуги (перемещения анодного пятна на участок металла, свободного от шлаков).

Специфический дефект сварных швов—дендритный излом, сопровождаемый резким ухудшением ударной вязкости и уста­лостной прочности металла шва. В первую очередь этому спо­собствует укрупнение размера зерна в металле шва с более вы­соким содержанием Ni при чрезвычайной устойчивости возник­шей крупнозернистой структуры к различного вида термической обработке (структурная наследственность). Другая причина связана с высокой химической неоднородностью распределения элементов, в частности Ті и Мо, способствующих неравномер­ному распаду твердого раствора при старении с образованием скоплений грубых частиц по границам крупнозернистого ме­талла. Обычно применяемая для предотвращения грубокри - сталл'итной структуры металла шва регламентация 1,5—4 % б-феррита, препятствующего прорастанию дендритов через не­сколько слоев, ограничена только группой нержавеющих мар - тенситно-стареющих сталей, где возможно добиться необходи­мого соотношения между феррито - и аустенитообразующими элементами.

20.3. Технология сварки и свойства сварных соединений

20.3.1. Способы сварки плавлением

Мартенситно-стареющие стали могут свариваться всеми видами сварки. Благодаря специфическому механизму упрочнения тех­нология изготовления различных изделий из этих сталей отли­чается простотой и надежностью. Это связано как с возмож­ностью сваривать без подогрева и последующего немедленного отпуска, так и обеспечить близкие к основному металлу свой­ства применением после сварки простой операции старения.

Наиболее распространенными способами сварки мартенсит - но-стареющих сталей являются ЭЛС и аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом: импульсная, с поперечными коле­баниями электрода, со сканирующей дугой (для малых тол­щин) и в щелевую разделку (для больших толщин). Указанные способы сварки обеспечивают мелкозернистое строение металла шва, малый перегрев околошовной зоны и близкие к основному металлу механические свойства. Для устранения глубоко зале­гающих дефектов применяют вращающийся неплавящийся электрод при осевой подаче присадочной проволоки. Используе­мые присадочные проволоки обычно имеют близкий к основ­ному металлу состав (табл. 20.2). Для компенсации потерь упрочняющих элементов при выгорании их содержание может быть увеличено по сравнению со свариваемой сталью [1].

К достаточно распространенным способам дуговой сварки следует отнести ручную штучными электродами с покрытием и/ автоматическую под слоем флюса. Имеется ряд работ о возч можности получения качественных сварных соединений при ис/ пользовании самозащитной порошковой проволоки или сварке в углекислом газе [3, 4].

Весьма перспективно применение лазерной сварки, позво­ляющей получить соединения с большей стойкостью против коррозионного растрескивания, чем при ЭЛС и АДС.

20.3.2. Способы сварки давлением

Контактная стыковая сварка Сопротивлением весьма подходит для соединения мартенситио-стареющих сталей. Этот способ с успехом применяется, когда необходимо получить более или менее одинаковые сварные детали, и он очень удобен при про­ведении предварительных опытов по нахождению оптимальных условий сварки.

Наиболее широко распространена контактная точечная сварка. Сравнительно мягкий и пластичный мартенсит предот­вращает преждевременное разрушение по присущему этому типу соединений концентратору напряжений, что наблюдается при сварке обычной высокопрочной стали.

Для изготовления единичных деталей применяется диффузи­онная сварка и сварка взрывом. Для определенных деталей перспективна сварка трением.

20.3.3. Меры предотвращения дефектов

Для предотвращения пористости при сварке все материалы и агрегаты должны быть скрупулезно чистыми. Детали, изготов­ленные резанием с использованием СОЖ, необходимо обезжи­рить, а затем промыть горячей водой для удаления натрийсо­держащих веществ на свариваемых кромках, вызывающих пористость н интенсивное разбрызгивание. Для снижения кон­центрации растворенных элементов и получения более глад­кого сварного шва кромки листа должны быть по возможности скошены.

Особое внимание следует уделять закреплению и установке свариваемого изделия в приспособлении. При некачественной подгонке сварочных стыков, когда зазоры в корневой части со­ставляют около 1,6 мм, предотвращение горячих трещин пред­ставляет серьезную проблему. Особо подвержены растрескива­нию при кристаллизации угловые швы, поскольку проплавление более тонкой пластины увеличивает ширину зазора между сва­рочными кромками, тем самым задерживая кристаллизацию центральной части шва. Сопротивляемость горячим трещинам і можно повысить увеличением коэффициента формы шва, что (достигается переходом от однопроходной к двухпроходной сварке, увеличением угла разделки кромок и изменением со­става защитного газа. Сварка на пониженных токах также спо­собствует устранению трещин вследствие перехода от швов с во­гнутой формой к выпуклой.

I Для предупреждения формирования по высоте сварного шва оревого столба кристаллитов и возникновения древовидного из­лома при многопроходной сварке следует стремиться к щеле­вой разделке кромок. Целесообразно также менять от слоя к слою направление сварки, что дезориентирует структуру ме­талла шва, снижая чувствительность к горячим трещинам и об­разованию дендритного излома. Этим же целям служит и сварка на оптимальных скоростях, приводящая к смене ячеи­стой на дендритную структуру металла шва.

Для предотвращения холодных трещин следует ограничи­вать содержание Н в соединении менее 0,5—0,8 см3/100 г. Это достигают как проведением-обезводороживающего отжига ос­новного металла и сварочной проволоки, так и отпуска или старения после сварки в интервале 300—540 °С. Следует тща­тельно контролировать проведение многопроходной сварки, до­биваясь отсутствия мартенситного превращения в нижележа­щих слоях перед выполнением последующих слоев (сварка с предварительным и сопутствующим подогревом, регулирова­ние термического цикла сварки и др.). Это уменьшает уровень максимальных напряжений I и II рода и предотвращает кар­бидные выделения в корне шва, являющиеся местами аккуму­ляции водорода и зарождения холодных трещин.

Для гомогенизации и измельчения структуры металла шва перед окончательной термообработкой целесообразно прово­дить нормализацию с температур 1000—1050 °С. Это позволяет получать соединения с близкими к основному металлу пласти­ческими и вязкими свойствами.

20.3.4. Механические свойства сварных соединений

Проведение после сварки упрочняющей термообработки делает сварное соединение равнопрочным основному металлу в случае идентичности химического состава. Однако небольшое сниже­ние пластичности и вязкости металла шва может определить возникновение хрупкого разрушения, когда в условиях высоко­прочного состояния уровень данных показателей для основного металла близок к минимально допустимым. Поэтому уровень прочности металла шва обычно не стремятся повысить сверх

Ов-1700 МПа. В тех случаях, когда для обеспечения работоспо­собности конструкции важна ударная вязкость, применяют сварку без последующей термообработки. При этом предел і прочности соединений близок Ов-1000 МПа при KCU = / = 1 МДж/м2. При многослойной сварке применяют подогрев,/ предотвращающий охлаждение наплавленных слоев ниже тем 1 ператур у—a-превращения с явлением подстаривания. В про/ тивном случае старение мартенсита нижних слоев сопровожда­ется возрастанием прочности и твердости и снижением вязкости металла шва. При этом достигается комплекс механических свойств, промежуточный между свойствами закаленного и тер­моупрочненного состояния. Для ряда мартенситио-стареющих сталей повышения надежности сварных соединений достигают отказом от проведения старения после сварки или применяют подстаривание при более низкой температуре (~350 °С) для ограничения уровня прочности металла шва и околошовной зоны.

20.3.5. Служебные свойства сварных соединений

Температура эксплуатации мартенситио-стареющих сталей не превосходит 400 °С в связи с явлениями старения н перестари - вания. Высокая хладностойкость позволяет успешно эксплуати­ровать сварные изделия до температур —70-------------------------- 100 °С, а из от­

дельных марок стали и при криогенных температурах. Важней­шее свойство сварных изделий — высокая несущая способность при приложении статических нагрузок, в том числе и при нали­чии концентраторов напряжений. Это не касается конструкций, работающих в условиях вибрационных нагрузок, где преиму­ществ по сравнению с высокопрочными низколегированными сталями не наблюдалось. При о0,2^1400 МПа в ряде случаев отмечалось ускоренное развитие трещин в сварных соединениях. Другим перспективным направлением использования мартенсит - но-стареющих сталей являетс

msd.com.ua

• 
  Маркировка стальных стропов
• 
  Производства из нержавеющей стали
• 
  Размеры уголка стального
• 
  Марка электродов по нержавеющей стали
• 
  Черновая сталь
• 
  Технология цементация стали
• 
  Тонкая стальная проволока
• 
  Вес сталь нержавеющая
• 
  Удельный вес стали 40х
• 
  Конструкционные и инструментальные стали
• 
  Луженая сталь что это такое