Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Для многослойных швов (трехслойных и выполняемых в большее число слоев) с цечью исключения горячих трешин предпочтительнее электроды и электродные проволоки, обеспечивающие получение наплавленного металла меньшей аустенитности (например, типа Х25Н13). Составы наиболее часто применяемых флюсов для автоматической сварки под флюсом высокохромистых сталей приведены в табл. 4. При сварке в углекислом газе применяется углекислота по ГОСТ 8050 †, при аргонодуговой — аргон по ГОСТ 1015? — 73.
Некоторые марки электродов, применяемых при сварке разнообразных высокохромистых сталей, определяются назначением и требуемыми свойствами сварных соединений. 4. Составы флюсов, применяемых при сварке высокохромистых сталей СВАРКА МАРТЕНСИТНЫХ И МАРТ ЕНСИТНО-Ф ЕРРИТН ЫХ СТАЛ ЕЙ Стали мартенситного класса в условиях сварочного термического цикла в околошовных участках (а также и в металле шва, ес,чи по составу он подобен свариваемому металлу) закаливаются на мартенсит с высокой твердостью и низкой деформационной способностью. В результате деформаций, сопровождающих сварку, а также длительного действия высоких остаточных и структурных напряжений, имеюшихся в сварных соединениях в исходном состоянии после сварки, в таком металле возможно образование холодных трещин.
Они образуются на последней стадии непрерывного охлаждения (при температурах 100' С и более низких) или при выдержке металла при комнатных температурах. Водород, находящийся в сварных соединениях и диффундируюших даже при низких температурах, способствует охрупчиванию металла и образованию таких холодных трещин. Крупнозернистый металл швов, а также металл в зоне термического влияния, более склонен к образованию трешин, чем мелкозернистый. Поэтому модифицирование металла швов (например, титаном) и применение более жестких режимов (с меньшей погонной энергиен) уменьшают вероятность образования трещин.
Увеличение жесткости свариваемых изделий повышает вероятность образования холодных трещин, причем в тем большей степени, чем меньшей деформационной способностью обладает закаленный металл. Сварка в СОа без предварительного подогрева изделий небольшой жесткости не вызывает появления трещин: для стали марки 20Х13 при толщине не более 8 — 10 мм; для изделий из стали 12Х12 при толшине до 10 — 12 мм, а для изделий из стали 08Х13 при толщине до 18 мм. Предварительный и сопутствующий сварке подогрев обычно предотвращает образование трещин. Для хромистых сталей мартенситного и мартенситно-ферритных классов, как правило, рекомендуется общий (иногда местный, с использованием, в частности, гибких индукторов, питаемых от сварочных трансформаторов) подогрев до 200 — 450' С.
Температура подогрева назначается большей с увеличением склонности к закалке (в основном с повышением концентрации углерода в стали) и жесткости изделия. Однако, согласно исследованиям Р. А. Козлова, предпочтительней металл не нагревать до температур, вызывающих повышение хрупкости (например, в связи с синеломкостью), ограничивая температуру сопутствуюшего сварке подогрева.
Так, например, для стали 08Х13 такой температурой оказывается !00 — !20' С. Соответственно могут быть ограничены и температуры подогрева других сталей, например 12Х13, 20Х13. Верхний интервал длительного сопутствующего подогрева должен ограничиваться температурой появления отпускной хрупкости или синеломкости сталей (200 — 250' С). При любом сопутствуюшем подогреве опасно охлаждение ветром (или сквозняками), так иак при этом усиливается вероятность появления трещин.
Подогрев изделий при сварке до низких или высоких температур не предохраняет металл шва и в зоне термического влияния от распада по мартенситиому механизму прн охлаждении до комнатных температур. Поэтому в состоянии иоелесварки с характерным для этих условий быстрым (а при подогреве и охлажде"ии после сварки на воздухе — ускоренным) охлаждением сварные соединения имеют высокую твердость и достаточно низкую вязкость. Характерные твердость и ударная вязкость при надрезе в основном металле близи зоны сплавления для трех марок сталей показаны на рис. 7 (1, 2). Для улучшения структуры и свойств необходимо осуществлять высокий уск Влияние температуры последующего отпуска на свойства металла в зоне терми Рис. 8 [1) рмического влияния сварных соединений сталей двух марок приведено на йным и 8111.
Структура после отпуска характеризуется сорбитом отпуска, с тем или 'аххи по и ~оличеством свободного феррита. а ~учшие свойства достигаются при полном "очти полном отсутствии в структуре свободного феррита. Сварка высокохромистых сталей Сварка л«артенситных и л1артенситно-ферритных сталей Однако термическая обработка не может проводиться вне временной связи со сварочной операцией. Если непосредственно после сварки изделие остудить до комнатных температур, то в металле швов и зон термического влияния будет получена структура мартенсита. Последующий высокий отпуск при термической обработке приводит к получению сорбитной структуры.
Однако за период охлаждения при температурах ниже 100' С и за период вылеживания изделия до начала гермической обработки в сварных соединениях могут образовываться трещины как выаю кео мусмх ходящие на поверхность, так и внутренние надрывы размером (длиной) 1 — 4 мм, которые потом могут развиваться. 12 Й!Г ак„кос и/см 100 0 400 12 240 УОО о 200 4 гоО 160 0 0,~ 2,0 1«6 7,0 7,6мм 100 0 доходное После ООО 000 700 оС состояние соарки Темиеротура отписка 0) Рис. 8. Твердость и ударная вязкость металла околошовной зоны вблизи границы сплавления сварных соединений сталей 14Х17Н2 (а) и 20Х!3 (б) толщиной 4 мм после сварки и от- пуска Рис.
7. Твердость Н$' и ударная вязкость ан металла сварных соединений сталей 08Х13 (1), 12Х13 (2) и 20Х13 (3) в состоянии после сварки (штриховые линии) и после отпуска при 700' С в течение 3 ч (сплошные линии) Если после сварки осуп1ествляемой с подогревом выше верхней мартенситной точки сваренное изделие поместить в печь не снижая его температуры ниже 350" С, то мартенситного превращения в швах и в зонах термического влияния не произойдет, трещин в соединениях не образуется, но конечная структура будет грубозернистой ферритно-карбидной.
Металл с такой структурой обладает малой прочностью и низкой вязкостью, Наилучшие свойства могут быть получены, когда после сварки с температур сопутствующего подогрева производят «подстуживание» примерно до 100" С, выдержку при этой температуре в течение 2 ч (для завершения распада аустенитмартенсит, без образования трещин) и посадку в печь для термической обработки всего изделия (4). Как показали исследования Р. А. Козлова, такие же результаты получаются, если металлу изделия или в области выполненных сварных соединений дать «отдых» при 100 — 120" С в течение -- 10 ч.
После такого отдыха изделие можно охлаждать до комнатной температуры и выдерживать до термической обработки в течение длительного времени. Трещин после такого «отдыха» не набл1одается, а структура и свойства после термической обработки отпуска получаются оптимальными. Схема термических режимов 3 и 4, обеспе- чивающих получение сварных соединений без трещин и с хорошими конечными структурами и свойствами, приведена на рис. 9.
Свойства сварных соединений для обеспечения равной прочности с основным металлом зависят не только от режима термической обработки изделия после сварки, но и от режима термической обработки перед сваркой. Если отпуск после закалки перед сваркой производился при температурах ниже, чем те, которые использовались при термической обработке после сварки, то в сварных соединениях обнаруживается наиболее слабая зона на небольшом расстоянии (до 4 — 5 мм) от границы сплавления, в которой при сварке достига,чась темпера- Термическая оорагуотка Р1козослойкая соарка 700 600 000 400 100 1О! 1Ог 10з 104 1Оо у,о Рис. 9. Термический цикл сварки с сопутствующим подогревом и последующей термической обработкой закаливающихся хромистых сталей; сплошнь|е кривые — сопутствующий подогрев до †3' С: т — после сварки — охлажденне до комнатной температуры; 2— после сварки посадка в печь; 3 — после сварки подстужнванне н выдержка до термической обработки; штриховые кривые — сопутствующий подогрев до 160' С; « — после сварки: «отдых» прн -100' С в течение 10 ч тура наиболее разупрочняющего отпуска.
Термическая обработка изделия после сварки в таких случаях не восстанавливает свойств металла в этой зоне до свойств основного металла (рис. 10) [4]. для обеспечения равной прочности отпуск после ~варки рекомендуется осуществлять при температуре приблизительно на 20' С ниже температуры отпуска заготовок до сварки.
Термическая обработка сварных соединений после сварки влияет не только на механические свойства, но и на коррозионную стойкость, жаропрочность и другие свойства. Например, контактирование закаленного металла шва и металла околошовной зоны с незакаленным (отпущенным) основным металлом приводит сварные соединения стали 14Х17Н2 в состояние отсутствия коррозионной стой- "ости, и при воздействии агрессивной среды появляется избирательная коррозия закаленной зоны. При этом коррозионная стойкость зависит и от соотношения "оверхностей шва и основного металла, взаимодействующих с агрессивной средой (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
