Сварка мартенситных и мартенситно-ферритных высокохромистых сталей
Стали мартенситного класса в условиях сварочного термитного цикла в участках зоны термического влияния (а также и в металле шва, если по составу он
подобен свариваемому металлу) закаляются на мартенсит с высокой твердостью и низкой деформационной способностью. В результате деформации, сопровождающие сварку, а также высокие остаточные и структурные напряжения длительного действия, всегда имеющиеся в сварных соединениях в исходном состоянии после сварки, могут привести к образованию холодных трещин. Они, как правило, образуются на последней стадии непрерывною охлаждения (обычно при температуре 100 °С и более низких) или при выдержке металла при комнатной температуре. Водород, находящийся в сварных соединениях и диффундирующий даже при низких температурах, значительно способствует образованию холодных трещин.
Крупнозернистый металл швов, а также металл в зоне термического влияния более склонен к образованию трещин, чем мелкозернистый. Поэтому модифицирование металла швов, предусматривающее измельчение зерна (например, титаном) и применение более жестких режимов (с меньшей погонной энергией), уменьшают вероятность образования трещин.
Радикальной мерой предотвращения трещин является предварительный и сопутствующий подогрев. Обычно для этих сталей рекомендуется общий (или иногда местный) подогрев до температуры 200—400 °С, для стали марки 08X13 принимается температура подогрева 100— 120 9С, а для других сталей, например марок 12X13, 20X13 — 200—250 °С.
Если после сварки с подогревом выше верхней мартенситной точки, изделие посадить в печь не снижая температуры, то мартенситного превращения не произойдет, трещины в соединениях не образуются, но конечная структура будет грубозернистой ферритно-карбидной. Такой металл обладает малой прочностью и низкой вязкостью. Избежать этого можно, если после сварки с температурой сопутствующего подогрева произвести «подстуживание» примерно до 120—100 °С и выдержку при этой температуре около 2 ч (для завершения распада аустенит—мартенсит, без образования трещин), а затем посадку в печь всего изделия на термообработку.
Хромистые стали мартенситно-ферритные и ферритные обладают некоторой склонностью к межкристалл итной коррозии. Особо высокую склонность к межкристалл итной коррозии они приобретают после быстрого охлаждения. Для восстановления стойкости к межкр металл итной кор-
Содержание основных ославленном |
|||||
Марка стали |
Тип электрода |
Марка электрода |
С |
Мо |
Mi |
12X13 |
Э-12Х13 |
УОНИ-13/1Х13 |
0,09— 0,13 |
— |
— |
15X11 ВМФ |
Э-12Х11НВМФ |
КТИ-10 |
0,10— 0,18 |
0,6— 0,9 |
0,6— 0,9 |
14ХІ1В2МФ |
Э-14ХПНВМФ |
ЦЛ-32 |
0, ll - о. 15 |
0,9— 1,25 |
0,8— 1,1 |
розни возможно применение высокого отпуска, причем его температура и длительность для различных сталей различны.
Изделия из высокохромистых сталей сваривают ручной дуговой сваркой покрытыми электродами в углекислом газе и его смесях с инертными газами, плавящимися и неплавящимися электродами в инертных газах и их смесях и автоматической сваркой под специальными флюсами. Для уменьшения вероятности образования холодных грещин за счет водорода, для ручной дуговой сварки высокохромистых сталей нельзя применять электроды с покрытиями, содержащими органические соединения в качестве газообразующих. Следует применять электроды
Таблица 45. Основные данные по сварке в углекислом газе
|
шрующих элементов в металле, % |
пап- |
Режим отпуска |
Механические свойства при 20 °С |
|||||||
Сг |
V |
W |
Темпера - тура, °С |
Время, ч |
°т МПа |
/ММ2 |
б |
ч> /о |
кси Дж/схи2 |
|
11,0— 13,0 |
— |
— |
760 |
4 |
580 |
860 |
14 |
54 |
60 |
|
9,5— 11,5 |
о т О ** |
0,9—1,2 |
730 |
5 |
600 |
750 |
15 |
55 |
50 |
|
10,0— 12,0 |
о т о |
с 1 |
730 |
7 |
600 |
750 |
12 |
40 |
40 |
с основными покрытиями, при которых газовая защита сварочной зоны осуществляется в результате распада карбонатов покрытия по реакции (45). Образующиеся при этом высококальциевые шлаки способствуют удалению из сварочной ванны серы и фосфора по реакциям (61), (62), (63). Сварку такими электродами выполняют на постоянном токе обратной полярности. Для уменьшения вероятности попадания водорода в сварочную ванну за счет влаги покрытия перед сваркой электроды следует прокалить при температуре 400—450 °С в течение 2 ч.
При сварке высокохромистых сталей плавящимся электродом в углекислом газе обеспечивается достаточное оттеснение воздуха от сварочной зоны, но металл может
некоторых мартенситных и мартенситно-ферритных сталей
|
2 Таблица 46. Химический состав и механические свойства при автоматической сварке под флюсом мартенсит - 06 ных и мартенситно-ферритных сталей
|
Марка |
Проволока н шов |
Химический состав сварочной проволоки и наплавленного металла, % |
Режим отпуска |
Механические свойства при 20 °С |
||||||||||
стали |
проволоки |
флюса |
Температура, °С |
Время, ч |
(Тт |
СТВ |
6 |
Ф |
и X |
|||||
V |
W |
Nb |
Ті |
|||||||||||
МПа/ммг |
% |
Дж/см8 |
||||||||||||
15Х12МФБ |
АН-17 |
Проволока |
0,2 |
0,8 |
0,15 |
|||||||||
48-ОФ-6 |
Шов |
0,4 |
1,2 |
0,20 |
||||||||||
750 |
5 |
|||||||||||||
ІЛГіЬІЙФ |
||||||||||||||
ЭП-249 |
АН-17 |
Проволока |
0,37 |
1,18 |
0,09 |
600 |
780 |
18,1 |
44,7 |
55 |
||||
48-ОФ-6 |
Шов |
0,40 |
1,12 |
0,11 |
720 |
860 |
14,7 |
42,6 |
58 |
|||||
20X13 |
Св-08У14Т |
АН-26 |
Шов |
0,14 |
580 |
730 |
18,0 |
44 |
81 |
|||||
700 |
3 |
|||||||||||||
14Х17Н2 |
Св-08Х18Н2-ГТ |
АН-26 |
Шов |
0,2 |
600 |
770 |
20,0 |
45,0 |
70 |
319 |
Продолжение табл. 46 |
значительно окисляться. Для предотвращения окисления основных легирующих элементов в электродную проволоку необходимо вводить достаточное количество раскисли - телей.
Сварка высокохромистых сталей под высококремнистыми высокомарганцовистыми флюсами не обеспечивает требуемого качества в связи с кремнемарганцевосстано - вительными процессами, при которых происходит выгорание хрома (до 2 %) и уменьшение в швах кремния и марганца, приводящие к снижению пластичности и вязкости этих сталей.
Для сварки под флюсом высокохромистых сталей следует применять высокоосновные флюсы 48-ОФ-6, АН-26 или слабо окисленный низкокремнистый флюс АН-17 (см. табл. 15).
Примененные материалы, химический состав и механические свойства металла швов при сварке некоторых высокохромистых сталей мартенситного, мартенситноферритного класса приведены в табл. 44—46.