Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 49
Текст из файла (страница 49)
С измельчепнем кристаллитов в шве прн одинаковом объеме (толщине) жидких прослоек пластичность двухфазных сред также возрастает. При этом важны не только размер и форма кристаллитов, но и характер распределения напряжений сдвига относительно направления их преимущественного роста. В связи с этим предлагают следующие пути повышения сопротивляемости образованию кристаллизационных трещин: 1) подавление столбчатой кристаллизации и измельчение кристаллической структуры путем легирования элементами-модификаторами, а также элементами, способствующими образованию высокотемпературных вторых фаз при кристаллизации; 2) повышение чистоты сплавов по примесям, способствующим образованию при кристаллизации легкоплавких фаз в той области составов, в которой увеличение количества этих фаз снижает технологическую прочность, и, наоборот, увеличение количества легирующих элементов, образующих эвтектики, в области составов сплавов, близких к эвтектическим.
Эти пути сужают температурный интервал хрупкости и повышают запас пластичности. Технологические меры борьбы с трещинами направлены на изыскание рациональных способов и режимов сварки плавлением и конструктивных форм сварных соединений, снижающих темп нарастания внутренних деформаций в процессе затвердевания. Межкристаллитное разрушение однофазных аустенитных сварных швов при температурах ниже температуры затвердевания в условиях нарастаюших напряжений (подсолидусные трещины) по схеме близко к разрушению при высокотемпературной ползучести. Необходимым условием образования зародышевых трещин такого разрушения является межзеренное проскальзывание, которое раскрывает как ступеньки в границах, так и уже существующие микрополости, образовавшиеся вследствие выделения вакансий на границах, перпендикулярных действию растягивающих напряжений.
Лля повышения сопротивляемости металлов и их однофазных сплавов образованию подсолидусных горячих трещин при сварке рекомендуют: 1) легирование сплавов элементами, снижающими диффузионную подвижность атомов в решетке или способствующими созданию фрагментарной литой структуры (искрнвленне границ кристаллитов, образование в процессе кристаллизации дисперсных ~вторых фаз и выделений при последующем охлаждении); 2) повышение чистоты основного металла по примесям внедрения; 3) сокращение времени нахождения металла при температуре высокой диффузионной подвижности (увеличение скорости охлаждения металла сварных швов) н снижение темпа нарастания упругопластическнх деформаций при охлаждении (ограннчение деформаций за счет выбора ациональной конструкции соединений). становлены следующие наиболее важные металлургические факторы, способствующие повышению сопротивляемости металла шва образованию горя- 9.
Характеристика цефоргаацнонной способности жаропрочных сталей и сплавов различных структурных классов в условиях термического цикла околошовной зоны Аустенитпо-мартеиситиые стали: Х20Н5Г2Т Прокат (950'С, О,Ь ч, воздух) ! 240 1240 1240 1,0 Х20Н5Т Прокат (950'С, 0,5 ч, воздух) Т,С н.о ° Те1 С к.н Минималь- ная проч- ость в ТИХ, кгс/мм« для ~ для н Ф и б ~~ов д.. 1- дфи Пв Прочие Т! Провала пластичности и про- чности иет (при 1320'С ф~~80«%«) Прокат (1050'С, 1 ч, воздух) 1320 Аустенитные стали; 12ХГ8Н9Т 5,0 1210 1200 950 1300 1050 3,0 0,36 С Прокат 37Х12Н8ГЬМФБ (ЭИ481) 1Х16Н16В2МБР (ЭИ184) ! Х Г4Н18В2Б (ЭИ695) 09Х14Н18В2БР (ЭИ965Р) 13ЬО 1180 1220 1240 1!80 4,0 О 005 1300 10,2 Провал пластичности неглубокий (прн 1320'С ф=з20%) 090 ХЬ; 0,11 С Прокат (1100'С, 0,5 ч, воздух) 1240 1240 1240 1250 0,90 ХЬ; 0,1! С 0,005 11оо ! !50 !210 1 2 ГО 090 ХЬ; 0,11 С 0,008 09 Х 54Н18В2БР1 (ЭИ726) 1160 1160 1!!О 1!10 0,90 ХЬ; 0,11 С 0,012 !О,О !ООО ~ 1ООО 1110 0,90 ХЬ: 0,11 С 0,014 ! Прокат, термическая обработка на мелкое зерно(! !00'С) 7,0 1260 1260 1250 1260 1,3 КНЬЬВТ (ЭИ612) 1070 5,0 1250 1000 1220 Прокат, термическая обработка иа йрупное зерно (1150'С) «1Т, — температура конца резного уменьшения пластичностя и прочности прн нагреве.
к.н ««Т — температура начала восстановления пластичности и прочности при охлаждении. и.о Сварка аустенитных сталей и сплавов (7би4ие технологические условия сварки 201 0 Ф 0 12 й 20242052804 Эк8иеалеигл 0г, Я, чих трещин при сварке аустенитных сталеи: 1) образование двухфазной структуры в высокотемпературной области при кристаллизации металла за счет выделения первичного феррнта, дисперсных частиц тугоплавкой фазы нли борндной фазы и хромоникелевой эвтектики; 2) ограничение содержания примесей, образующих легкоплавкие фазы, с целью сужения эффективного интервала кристаллизации.
Для измельчения структуры используют легирование наплавленного металла элементами, способствующими выделению при кристаллизации металла высокотемпературного 6-феррита. Наличие 6-феррита измельчает структуру металла и уменьшает концентрацию 51, Р, 5 и некоторых других примесей в межкристаллитных областях за счет большей растворимости этих примесей в 6-фер- рите, что уменьшает опасность об- 28 разования легкоплавких эвтектик. 40 Количество ферритной фазы в '.
"24 Адсгпеиил наплавленном металле после его ц20 дсаеиил1 „ь 0ЛО охлаждения зависит от состава этого металла и скорости охлаждения в области высоких и средних температур. Приближенное представление о концентрации феррита - А+Ф+М Ф -АФМ в аустеннтно-ферритном металле Ферршл дает диаграмма Шеффлера, состав- 0 ленная по опытным данным применительно к скорости охлаждения, характерной для обычных режимов ручной дуговой сварки ис..
Ди р мма еффл р (рис. 7). Рекомендуемое содержание ферритной фазы в наплавленном металле ограничивается 2 — 6% . При сварке сталей с более высокой степенью аустенитности, например 08Х18Н!2Т, Х14Н14 и др., пределы содержания ферритной фазы в наплавленном металле повышают для того, чтобы обеспечить ее присутствие в шве с учетом перемешивания наплавленного металла с основным. С увеличением доли основного металла используют, например, электроды ЦТ-15-1 (08Х20Н9Г2), обеспечивающие получение структуры, содержащей 5,5 — 9% феррита, нли ЦТ-16-! (08Х20Н9ВБ), обеспечивающие получение структуры, содержащей 6,0 — 9,5% феррита.
Иногда при сварке корневых слоев многопроходных швов на сталях типа 2Х25Н20С2, склонных к образованию кристаллизационных трещин, применяют электроды ГС-1 (10Х25Й9Г6С2), обеспечивающие получение структуры, содержащей 25 — 30% феррита в наплавленном металле. Для кооррозионно-стойкнх сталей повышение содержания первичного феррита до 15 — 25% улучшает характеристики за счет большей растворимости хрома в феррите, чем в аустените, что предотвращает обеднение пограничных слоев хромом н сохраняет высокую сопротивляемость межкристаллнтной коррозии.
Для жаропрочных и жаростойких сталей с малым запасом аустенитности и содержанием никеля до 15% предупреждение горячих трещин достигается получением аустенитно-ферритной структуры с 3 — 5% феррита. Большое количество феррита может привести к значительному высокотемпературному охрупчиванию швов в виду их сигматизацни в интервале температур 450 — 850' С. Получение аустеннтно.феррнтной структуры швов на глубокоаустеннтных сталях, содержащих более 15% 1ч1, потребует повышенного их легироваппя ферритообразующими элементами, что приведет к снижению пластических свойств шва н охрупчпванию за счет появления хрупких эвтектик, а иногда и о-фазы.
Поэтому в швах стремятся получить аустепитную структуру с мелкодисперсными карбидами и интерметаллидами н легировать швы повышенным количеством молибдена, марганца и вольфрама, подавляющими процесс образо- вания горячих трещин. Необходимо также ограничивать в основном и наплавденном металлах содержание вредных (сера, фосфор) н лнквирующих (свинца, олова, висмута) примесей, а также газов — кислорода и водорода. Для этого следует применять режимы, уменьшающие долю основного металла в шве, и использовать стали н сварочные материалы с мннимальнь'.м содержанием названных примесей. Поэтому для изготовления сварочных проволок желательно применять стали вакуумной плавки, после электрошлакового переплава или рафинирования: то же относится и к основному металлу, Техника сварки должна обеспечивать минимальное насыщение металла шва газами.
Этому способствует применение для сварки постоянного тока обратной полярности. При ручной сварке покрытыми электродами следует годдерживать короткую дугу и сварку вести без поперечных колебаний. При сварке в защитных газах для предупреждения подсоса воздуха необходимо поддерживать короткий вылет электрода и выбирать оптн- тк, мм1'мин мальными скорость сварки и расход защит. «р' ных газов. ~7/т= свпв1 Высоколегированные стали содержат в качестве легирующих присадок алюминий, 4 кремний, титан, ниобий, хром, обладающие большим сродством к кислороду, чем железо. При наличии в зоне сварки окислительной атмосферы возможен их значительный угар, что может привести к уменьшению содержания или к полному исчезновению в структуре шва феррнтной и карбидной фаз, особенно в металле с небольшим избытком Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
