Сварка глубокопрокаливающихся машиностроительных сталей
Эти стали характерны тем, что углерод в сочетании с другими входящими в них легирующими элементами способствует значительному понижению критической скорости охлаждения, вследствие чего под воздействием термического цикла сварки в околошовной зоне образуется закаленный участок с очень низкими пластическими свойствами. Кроме того, благодаря легированию стали элементами, повышающими устойчивость аустенита, образование мартенсита в околошовной зоне происходит при довольно низких температурах. Если стыковое соединение из такой стали сварить электродами, которые после охлаждения образуют структуру перлита, то при охлаждении такого шва в момент аллотропических превращений (перехода у-железа в a-железо) при температуре 680— 700 °С будет наблюдаться резкое уменьшение растворимости водорода в наплавленном металле. Избыточный водород будет выделяться из металла шва во всех направлениях, в том числе и в околошовную зону, где еще сохраняется структура аустенита.
Как видно из графика (см. рис. 52) и табл. 42, растворимость водорода в твердом металле зависит от температу - чуры и структурного состояния.
От этих же факторов зависит и диффузионная способность водорода. Если фазовые превращения в металле шва и околошовной зоне происходят неодновременно, как это имеет место в рассмотренном случае, водород из ме-
Таблица 42. Растворимость и проникающая способность водорода в а - и (5-железе
|
талла шва устремляется в околошовную зону, которая сохранила еще аустенитную структуру. Вследствие его большой растворимости в аустените и меньшей проницаемости, водород накапливается в переходной зоне, уменьшает пластические свойства этого участка, увеличивает внутренние напряжения, которые вместе со структурными и тепловыми напряжениями приводят к трещинообразо - ванию. Поэтому для сварки легированных сталей этой группы применяют электроды из аустенитной стали, что значительно снижает действие факторов, вызывающих трещинообразование, так как аустенит обладает высокой пластичностью, не претерпевает фазовых превращений и растворимость водорода в нем с изменением температуры изменяется незначительно.
В качестве электродного стержня применяют сварочную проволоку марок Св-10Х20Н15 и Св-08Х21Н10Г6 с покрытием основного вида, рекомендуемым для аустенитных электродов.
Для сварки изделий из рассматриваемой стали можно рекомендовать следующую укрупненную технологию. Сначала на подготовленные кромки деталей производят наплавку слоя аустенитными электродами, затем — термообработку деталей, чтобы устранить участок закаленной
структуры в зоне термического влияния. После этого летали собираются по наплавленным кромкам и свариваются аустенитными электродами на соответствующих режимах. При этом основной металл не подвергается нагреву до температур, при которых наблюдаются структурные превращения, и соединение получается вполне работоспособным.
Основными мерами борьбы с холодными трещинами при сварке сталей повышенной прочности являются подогрев свариваемых изделий, применение низководородных электродных покрытий и флюсов, электродной проволоки с пониженным содержанием углерода, легированной карбидообразующими элементами, или аустенитных электродов.
При сварке изделий с жесткими элементами в промежутках между сваркой отдельных жестких элементов производится еще дополнительный отпуск или отжиг, а также после окончания сварки изделия.