Свариваемость сталей

Мартенситные стали имеют повышенную склонность к хрупкому разрушению в состоянии закалки, что усложняет технологию их сварки.

При содержании углерода более 0,10 % мартенситные стали склонны к образованию холодных трещин при сварке из-за высокой степени тетрагональности кристаллической решетки мартенсита.

При снижении содержания углерода вязкость мартенсита повышается, однако образующийся при этом структурно свободный d-феррит повышает хрупкость.

Поэтому в сварных соединениях мартенситных сталей трещины могут наблюдаться в процессе непрерывного охлаждения при температурах ниже T_мн, а также в процессе выдержки при нормальной температуре (замедленное разрушение).

Для высокохромистых сталей температура начала мартенситного превращения не превышает 360 °С, а окончания 240 °С С увеличением содержания углерода точки T_мн и Т_мк еще более понижаются, что приводит к возрастанию твердости мартенсита и его хрупкости.

Учитывая это, а также необходимость обеспечения высокой пластичности и ударной вязкости сварных соединений для безопасной эксплуатации ответственных энергетических установок, содержание углерода в хромистых мартенситных сталях ограничивают до 0,20 %.

Для предотвращения образования холодных при сварке 11-12 % хромистых сталей применяют предварительный и сопутствующий подогрев до 200 - 450 °С. Температура подогрева тем выше, чем выше склонность стали к закалке. В то же время температура подогрева не должна быть чрезмерно высокой, так как это может привести к отпускной хрупкости вследствие снижения скорости охлаждения металла в околошовной зоне в интервале температур карбидообразования.

Кроме того, высокий подогрев, как и сварка с высокой погонной энергией, обеспечивает длительный перегрев околошовного металла, результатом чего является рост зерна, сегрегаций примесей на границах зерен и, как следствие, снижение пластичности и вязкости сварных соединений.

Лучшие свойства сварных соединений достигаются в случае предварительного подогрева в интервале Т_мн - Т_мк, а также когда после сварки производится подстуживание до Т_мк, но не ниже 100 °С.

Однако в отдельных случаях можно отказаться от подогрева. Так, низкоуглеродистые мартенситные стали толщиной до 8 - 10 мм удается сваривать без подогрева. Иногда можно обойтись без подогрева при использовании аустенитных присадочных материалов. Не требуется также подогрев при электрошлаковой сварке.

Многие из отмеченных выше недостатков в свариваемости мартенситных сталей не присущи малоуглеродистым хромистым сталям, дополнительно легированным никелем. Мартенсит, образующийся при закалке хромоникелевых сталей, отличается вследствие низкого содержания углерода высокой пластичностью и вязкостью, не склонен к образованию холодных трещин при сварке.

Высокие пластические свойства малоуглеродистого мартенсита повышают надежность получения качественных сварных соединений. Однако чувствительность металла швов к водородной хрупкости вызывает необходимость при их сварке предварительного и сопутствующего подогрева до 100 - 200 °С. Улучшению свариваемости этих сталей способствует также остаточный аустенит. Количество остаточного аустенита закалки зависит в основном от химического состава стали. Количество остаточного аустенита отпуска определяется режимом термической обработки.

Дата добавления: 2015-05-06