Так же, как и при наплавке меди и ее сплавов на сталь, при наплавке нержавеющих аустенитных сталей на малоуглероди­стые и низколегированные стали возникает ряд трудностей, обусловленных значительным различием в их химическом и фазо­вом составах и теплофизических свойствах. В то же время темпе­ратуры плавления сталей рассматриваемых структурных классов отличаются незначительно, что приводит к обязательному проплав­лению основного металла в процессе наплавки. Поэтому при на­плавке аустенитных нержавеющих сталей в наплавленном ме­талле всегда будет находиться какая-то доля элементов основного металла и зависеть будет она в первую очередь от способа, а также и от режима наплавки, определяющих глубину проплавления основного металла и длительности контактирования твердой и жидкой фаз.

Из существующих способов наплавки наименьшая глубина проплавления основного металла и наименьшая длительность контактирования твердой и жидкой фаз обеспечиваются при на­плавке плазменной струей стоковедущей присадочной проволокой. Но так как температура плавления малоуглеродистой и низко­легированной стали не слишком отличаются от температуры плав­ления аустенитной нержавеющей стали, то в процессе контакти­рования перегретого жидкого наплавляемого металла с основным последний будет проплавляться. В результате перемешивания проплавленного основного металла и жидкого наплавляемого металлов й протекающих на межфазной границе процессов

физико-химического взаимодействия в наплавленном аустенитном металле у границы сплавления с основным металлом образуются прослойки переменного состава. Свойства этих прослоек могут значительно отличаться от свойств наплавленного аустенитного и основного перлитного металлов. Характер и размеры этих про­слоек зависят от характера и длительности кристаллизации разно­родных металлов и от диффузионных процессов при взаимодействии жидкой и твердой фаз, а также на границе металла наплавки и основного металла, когда они находятся в твердом состоянии в интервале температур заметного протекания диффузии углерода (425° С — температура затвердения металла наплавки).

При наплавке однородных сталей, когда они имеют одну и ту же кристаллическую решетку, так же как и при их сварке, центрами кристаллизации жидкого наплавляемого металла являются оплав­ленные зерна основного металла. На этих оплавленных зернах вырастают общие кристаллиты. Образование твердой фазы на под - плавленных зернах основного металла энергетически более вы­годно, чем образование центров кристаллизации в объеме жидкой фазы [70].

Образование зоны сплавления у сталей различных структур­ных классов усложняется тем, что одновременно кристалли­зуются материалы с различными кристаллическими решетками. Совместная кристаллизация может осуществляться тогда, когда периоды кристаллических решеток соединяемых материалов не отличаются друг от друга более чем на 9% или при большей раз­нице, если в кристаллизующихся решетках имеются сопрягаю­щиеся комплексы [34].

Для случая наплавки аустенитной стали на перлитную, когда совместно кристаллизуются сплавы в виде у- и 6-железа, условия совместной кристаллизации сохраняются. Выявить же общие зерна в зоне сплавления аустенитного металла наплавки с перлит­ным основным металлом трудно. Это объясняется тем, что струк­тура зоны основного металла, примыкающей к металлу наплавки, является вторичной в результате превращения б —> у —* а, а струк­тура наплавленного аустенитного металла является первичной, так как у-решетка в этом случае сохраняется.

В. Н. Земзиным [34] показано, что некоторыми приемами, например отпуском при 800° С в течение 10 ч и травлением в зоне температур, когда перлитная сталь имеет структуру аустенита, удалось установить общность границ зерен перлитного основного металла и аустенитного металла шва, а также наличие субмикро - скопических дефектов типа вакансий и дислокаций на границе контакта этих материалов.

Образованию кристаллизационных прослоек в этом случае способствует кратковременность пребывания металла в расплав­ленном состоянии и недостаточно полное перемешивание аустенит­ного металла наплавки с неаустенитной сталью из-за малой по­

движности жидкого металла на границе с твердым основным ме­таллом [58]. Важной особенностью соединения аустенитного ме­талла наплавки и перлитного основного металла является наличие в нем поля остаточных напряжений, вызванных разным терми­ческим расширением соединяемых металлов. Коэффициент линей­ного расширения аустенитных сталей на 25—40% больше, чем перлитных.

Аустенитные и перлитные стали значительно отличаются по теплопроводности и температуропроводности. Так, коэффициент теплопроводности перлитных сталей на 40—50% выше, чем у аусте­нитных. Теплопроводность перлитных сталей с повышением темпе­ратуры до 800—900° С растет, а аустенитных падает. При темпе­ратурах около 800—900° С перлитные и аустенитные стали имеют аустенитную структуру, а их коэффициенты теплопроводности становятся близкими друг к другу, находясь в пределах 0,06— 0,08 кал! см2 • сек ■ °С.

Модуль упругости аустенитного металла наплавки благодаря анизотропности его строения может меняться в зависимости от направления расположения образца в пределах 1,1—2,05 X X 104 кгс/мм2. Предел текучести аустенитной стали марки Х18Н10Т примерно на 16% ниже, чем у малоуглеродистой стали.

Таким образом, при наплавке аустенитных сталей на стали перлитного класса нужно учитывать следующие особенности, определяющие выбор наплавляемого материала, способ наплавки и работоспособность наплавленного соединения:

1) изменение состава наплавленного металла в участках, при­мыкающих к основному металлу при их различном легировании;

2) развитие в зоне сплавления разнородных металлов хрупких кристаллизационных и диффузионных прослоек переменного со­става;

3) наличие остаточных напряжений в соединениях сталей раз­ных структурных классов, определяемых разными коэффициен­тами линейного расширения соединяемых металлов.