Высоколегированные стали делятся на коррозионностойкие (нержавеющие), жаростойкие и жаропрочные.

Наиболее типичный состав коррозионностойкой стали, обеспе­чивающий устойчивую структуру аустенита: 18—20% Сг, 8—10% Ni. Жаростойкие и жаропрочные стали также могут содержать хром и никель в различных сочетаниях или только один хром, приобретая ферритно-сорбитную, ферритно-трооститную или тро - оститно-мартенситную структуру. Кроме того, все эти стали, помимо обычных примесей углерода, кремния, марганца, серы, фосфора,

могут содержать в том или ином количестве такие примеси, как тй - тан, ниобий, молибден, ванадий, медь, алюминий, никель.

В зависимости от состава. чувствительность стали к термичес­кому воздействию при резке различна. В то же время все высоколе­гированные стали отличаются низкой теплопроводностью. Осо­бенно низок коэффициент теплопроводности аустенитных коррозион­ностойких сталей: при 0° С X = 0,15 Дж/(см-с*К) [А, =

= 0,035 кал/(см-с-°С)] и при 800° С 1= 3,34 Дж/(см*с*К) [А, = = 0,08 кал/(см-с-°С)]. Коэффициент же линейного расширения высоколегированных хромистых и хромоникелевых сталей достаточ­но большой и для коррозионностойкой стали составляет а = 17 • 10“6.

В результате сочетания двух факторов — низкой теплопровод­ности, приводящей к большому перепаду температур, и значитель­ного коэффициента линейного расширения стали при нагреве в процессе кислородно-флюсовой резки возникают большие внутрен­ние напряжения, приводящие к деформациям разрезаемых листов, а в некоторых случаях (главным образом при жестком закреплении листа) — к образованию трещин.

Другая особенность высоколегированных хромистых и хромо­никелевых сталей, связанная с нагревом стали в процессе резки, — выпадение карбидов хрома (типа Сг3С, Сг4С и др.) по границам зерен в интервале температур 650—450° С.

На рис. 138 представлен микрошлиф кромки реза стали Х18Н9Т толщиной 12,5 мм с явно выраженной межкристаллитной коррозией, распространяющейся на глубину до 0,3 мм. Однако выпадение кар-

бидов хрома по границам зерен коррозионностойкой стали проис­ходит только в том случае, если содержание углерода в стали пре­вышает предельную растворимость этого элемента в аустените, составляющую 0,04%.

Содержащиеся в высоколегированных сталях примеси сущест­венно влияют на фазовый состав стали. Одни из них способствуют образованию в стали аустенитной структуры (никель, марганец, медь), другие —ферритной (кремний, молибден, алюминий, воль­фрам, ванадий).

Послойный локальный спектральный анализ кромок реза раз­личных высоколегированных сталей показывает значительное изме­нение химического состава стали. Так, содержание углерода, мар­ганца, кремния, хрома и никеля в кромке реза значительно ниже, чем в основном металле (табл. 12).

Изменение химического состава металла кромки реза в хромо­никелевых сталях понижает устойчивость аустенита, так как точка мартенситного превращения смещается в сторону высоких темпе­ратур.

Дополнительное количество теплоты, сообщаемое металлу окис­ляющимся при кислородно-флюсовой резке флюсом, делает тепловое влияние этого способа резки более значительным по сравнению с тепловым влиянием газовой резки, где теплота сообщается только подогревающим пламенем и процессом окисления основного металла в объеме реза. Так, при кислородно-флюсовой резке высоколегиро­ванных сталей толщиной до 1000 мм ширина зоны теплового влия­ния может составлять до 55 мм. Однако при кислородно-флюсовой резке листовых коррозионностойких сталей толщиной до 15—20 мм, где ширина зоны термического влияния не превышает 2—3 мм, тепловое влияние резки на структуру и пластические свойства стали невелико.

Толщина разрезаемой стали оказывает первостепенное влияние на скорость охлаждения металла и на характер структур, образуе­мых в кромке реза и зоне теплового влияния. При резке хромони­келевой стали Х18Н9Т толщиной 140 мм общая ширина зоны тер ми-

ческого влияния составляет около 5—6 мм, а ширина участка оплавленного металла (1,3—1,4 мм) имеет дендритною структуру аустенита с включениями феррита. С дальнейшим увеличением толщины этой хромоникелевой стали влияние кислородно-флюсовой резки на структуру и свойства металла в кромке реза и в зоне теплового влияния повысится.

Хромоникелевые стали с относительно невысоким содержанием никеля (до 8—10'| ) не проявляют при резке склонности ни к об­разованию трещин, ни к межкристаллитной коррозии. Совсем иначе ведут себя при резке хромоникелевые стали с высоким содержанием никеля и высокохромистые стали. В последних даже назначительное изменение состава, в частности незначительное изменение содер­жания углерода и хрома, меняет структуру стали с ферритной на мартенситную и наоборот.

Жаропрочные стали, содержащие около 12% Сг и примеси мо­либдена, вольфрама, ванадия и ниобия, имеют мартенситную струк­туру и содержат до 10—15% феррита. Для этих сталей характерно замедленное мартенситное превращение, температурный интервал которого, например, для стали состава: 0,07% С; 0,31% Si; 0,56% Мп; 12% Сг, 1,43% № и 1,28% Си составляет 400—200° С.

Столь замедленное структурное превращение, образующее хруп­кую мартенситную структуру, совершающееся при сравнительно низких температурах, приводит иногда к образованию трещин в кромке реза. Резку такой стали, а также сталей, содержащих 0,1% С и более, свыше 12% Сг и такие добавки, как молибден, ванадий, вольфрам, ниобий, следует проводить с предварительным подогревом до температуры 300—450 С с последующим медленным охлаждением, а иногда и с последующей термообработкой.

Ориентировочные режимы прямолинейной резки высоколегированных
сталей большой толщины

Если содержание никеля в стали достаточно велико и отноше­ние эквивалента хрома (Сгэк„) к эквиваленту никеля (Ni3Kr.) зна­чительно меньше 1,2—1,5, может наблюдаться так называемое охрупчивание стали, связанное с длительным воздействием на сталь высоких температур и часто с образованием cr-фазы, т. е. сталь при­обретает большую склонность к образованию горячих трещин в процессе резки.

Ориентировочные режимы резки высоколегированных сталей

Концентрация легирующих элементов существенно влияет на температуру мартенситного превращения высоколегированной стали, которое определяется прежде всего величиной хромоникелевого эквивалента, влияющей также на образование горячих трещин при резке (табл. 13). При оценке разрезаемости высоколегированной стали, сумму эквивалентов содержания хрома и никеля в стали (Сгэкв - f Ni9KB) следует сопоставлять со значением хромоникелевого эквивалента (Cr9KB/Ni9KB).

Режимы резки высоколегированных сталей толщиной 10—500 мм приведены в табл. 14—15.

В табл. 15 приведены режимы резки высоколегированных ста­лей на установке УРХС-6 с применением резака УРР-700, оснащен­ного флюсоподающей насадкой и флюса на основе железного по­рошка ПЖ4 (5) М. Данные о режимах резки больших толщин вы­соколегированных сталей (до 1000 мм) с применением флюса на основе ГСК4 (5) М приведены на рис. 139.