Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 85
Текст из файла (страница 85)
ЗОХГСА> 40ХН2МА П1 Средиеуглеродистые ннзколегированиые повышенной прочности Теплоустойчивые: хромомолибдеиовые ! и ХП 1Ч и !Х 1Ч 15ХМ, 20ХМЛ„ ЗОХМА 12Х!МФ, 15Х!М1Ф хромомолнбденованадиевые Мартенснтиые, ферритные и ферритно- мартенситные Ч1 !2%-ные хромистые кзррознонпо-стойкие Высокохромистые кпслотос ойкне и жаростойкие 08Х13 12Х13 ЧП !2Х!7, 15Х25Т, !4Х!7Н2, Х25Н5ГМФ !5Х!1МФ, 15Х12В НМФ Ч1П !2аЗ-ные хромистые жаропроч- ные Аустеиитно.феррятные и густенитные стали н сплавы на железоиикелевой ос- нове 1Х Аустенитные и аустенитно.феррнтные кнслотостойкяе н жаропрочные Жаропрочные аустенитние ! 2Х18Н ! ОТ, 10Х17Н ! ЗМЗТ, ! 2Х ! 6Н9М2 ХНЗЗВТ 08 Х 15 Н 24В4ТР ХН65ВМТЮ Х1 Жаропрочнь>е на никелегой основе Жаростойкие аустеиитные ХП 20 Х23Н18, 20 Х 25 Н20С2 ХН78Т Глава 14 СВАРКА РАЗНОРОДНЫХ СТАЛЕЙ, МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ В в со ременных машинах широко применяют конструкционные„жаропрочные и коррозионно-стойкие стали разных структурных классов.
В большинстве случаев отдельные части машин целесообразно изготовлять сварными из разнородных сталей с использованием легированной стали лишь в наиболее напр жен х у ст ах или участках, подверженных действию высокихтемператур, коррозионных или абразивных сред. Такое решение обеспечивает наиболее полное использование материала в конструкции, приводит к резкому снижению расхода легированных сталей и дает большой экономический эффект. В конструкциях используют сварные соединения сталей одного структурного класса разного легирования или разных структурных классов (табл. 1). 1. Классификация сталей, применяемых в сварных соединениях разнородных сталей Наибольшее распространение получилн соединения перлитных сталей с аустенитными хромоникелевыми и мартенситно-ферритнымп высокохромистыми ста- На выбор сварочных материалов, технологию сварки и эксплуатационную надежность конструкций влияют условия их работы. Можно выделить три типа сварных соединений (табл.
2). 2. Условия работы и области применения сварных соединений нз разнородных сталей При изготовлении сварных соединений из разнородных сталей используется большинство существующих методов сварки. Соединения из различных сталей одного структурного класса могут быть получены с использованием тех же режимов и технологии сварки, что и соединения однородных сталей данного класса. Если сваривают стали разного структурного класса, то следует выбирать режимы и технологию, обеспечивающие минимальное проплавление основного металла 127). В отдельных узлах можно применять электрошлаковую сварку. Целесообразно более широко использовать электронно-лучевую сварку и особенно сварку с расплавляющейся прокладкой> состав которой выбирают из условия получения оптимальных свойств шва.
Сварка давлением позволяет осуществлять непосредственное контактирование сварнваемых материалов без промежуточного шва. Для стыковки труб в котлостроени и применяют контактную стыковую сварку; в компрессоростроении широко внедрена сварка трением роторов нагнетателей; все большее распространение находит диффузионная сварка. При сварке разнородных сталей кроме общих положений свариваемости необходимо учитывать следующие дополнительные факторы, определяющие выбор сварочных материалов, способы, режим сварки и работоспособность изделия: 1) неоднородность состава металла шва за счет проплавления при сварке 335 Сварка разнородных сталеи 334 ~гв ь а:,?4 ага ег 16 : 1г в 4 в 0 4 в 12 16 ?0 ?4 20 52 56 1%Сг~ %Сг~-%Г>о~!5%51+05%НО+%У а) Ва 75 Рнс. 1.
Распределение легпрующнх элементов и доли участия основного металла в различных слоях многослойного стыкового шва при дуговой сварке перлитной стали с аустеннтной: 1 — перлитная сталь типа ЗОХМ; ?в металл аустенитного шва типа Э-!ОХ28Н!ЗГ2; 3 — аустенитная сталь типа 08Х18!110; у — доля участия основного металла 70 5 ч З 54 аз "г ~~ 55 '»" 50 ~ 45 40 8 св 40 та ве 55 '2 50 в' г5 » =г ь о и га зв 40 ввк% 0% !в 5 10 20 4а ва Рис.
2. Структурные диаграммы фи,юного состава шва при напланке и сварке: а — при иаплавне на псрлптную стнлгн 6 — ирн алсктронно-луке пи сварке стали 14Х11Н2 со сталью 12Х18Н!От 14 16 10 20 22 24 26 гв 50 1%Сг~=%Сг~%17а 15%51 05%ив 71 У+%И> 6) Сварка разнородных стплс!1, я!сталлов н сплавов основного металла другого легирования, чем наплавлеппый металл; 2) развитие в зоне сплавления (под зоной сплавления условно понимают область, включающую границу сплавления и непосредственно примыкающие к пей участки шва и околошовной зоны переменного состава разнородных материалов) малопрочных и хрупких прослоек переменного состава; 3) наличие остаточных напряжений в соединениях разного структурного класса, которые нс могут быть сняты термической обработкой.
Указанные факторы об>условлнвают развитую химическую, структурную и механическую неоднородность рассматриваемых сварных соединений. Неоднородность состава сварного шва. Химический состав различных слоев шва можно подсчитать, зная для каждого слоя долю участия в формировании шва наплавленного и проплавленного основного металлов. Эта доля меняется в зависимости от способов сварки и наплавки и их режимов[26]. Для контактной точечной, шовной сварки и сварки трением состав литого металла шва определяется соотношением проплавленных участков свариваемых сталей и зависит от их теплофизических свойств и режима сварки.
Из-за разных условий проплавления состав отдельных слоев многослойных швов при дуговой сварке в соединениях разнородных сталей заметно меняется (рис. 1). Наибольшее отклонение от сред- пего состава наплавленного металла наблюдается в корневых слоях шва, доля участия проплавленного основного металла в которых достигает 50вга. Поэтому в некоторых случаях для сварки корневых слоев применяют другие сварочные материалы.
В основе выбора их легирования лежит принцип обеспечения требуемых состава и свойств металла корневого шва при большей, чем у остальных слоев, доле участия проплавленного основного металла другого состава. Предварительная оценка фазового состава и структуры возможных переходных составов металла швов в зависимости от доли участия и составов основного и наплавляемого металлов может быть выполнена с помощью структурных диаграмм (рис.
2) [9, 101. С их помощью при известных свойствах переходных участков можно определить предельно допустимую долю участия в шве основного металла и оценить возможность использования принятых составов сварочных материалов и способа снарки. При ручной дуговой наплавке на перлитную сталь А (рис. 2, а) (доля участия основного металла 15 — 40вгв) состав первого слоя шва может существенно отличаться от состава наплавляемого металла. Если наплавку проводят высокохромистыми электродами состава В, то наплавленный металл первого слоя (область составов и — к), как и наплавляемый (электродный) металл, имеет мартенситную структуру с пони>конным содержанием хрома, что резко снижает его технологическую прочность.
При наплавке электродами типа Э-07Х20Н9 (состав Б) с малым запасом аустенитпости первый слой (состава в — г) будет иметь неблагоприятн ю а: устенитно-мартепситную структуру с низкими пластическими свойствами. Если использовать электроды типа Э-10Х25Н13С2 (состав Г), то первый слой (составы д — в) имеет благоприятную аустенитпо-ферритную структуру, а если использовать электроды типа Э-11Х15Н25М6АГ2 (состав Д) — то однофазную аустенитную (составы ж — з).
При электронно-лучевой сварке стали типа 14Х17Н2 со сталью 12Х18Н10Т без использования промежуточной вставки фазовый состав металла шва находится в интервале составов, определяемых линией, соединяю!цей эти две стали (рис. 2, б). При возможных долях участия рассматриваемых металлов в формировании шва шов будет иметь аустенитно-мартевситную структуру, что при большой жесткости соединения может привести к трещинам. Если между свариваемымн поверхностями ввести расплавляемую вставку из высоконикелевого сплава типа ХН78Т, то шов будет аустенитным с содержанием в нем никеля, меняющимся в зависимости от доли участия в нем металла вставки. В пределах одного слоя химический состав металла шва достаточно однороден (рис.
3), что подтверждает имеющиеся представления об энергичном персмешивании сварочной ванны. Для отдельных способов контактной сварки, как, например, при точечной сварке разнородных сталей, когда перемешиванне сварочной ванны идет менее интенсивно, наблюдается заметная разница в составе разных у част!юв шва. Зона сплавления сварных соединений. При выборе сварочных материалов и оценке работоспособности рассматриваемых сварных соединений особое внимание должно уделяться зоне сплавления (разнородных по составу) основного металла и шва при сварке плавлением и свариваемых материалов при сварке давлением. Зона сплавлеиия может сгать вероятным учас!ком развития хрупких, коррозионных или усталостных разрушений.
Среди процессов, .Определяю!цих 337 Сварка разнородн х сталей Сварка разнородных сталей, металлов и сплавов строение и свойства этой зоны, наибольшее значение имеют совместные кристал. лизация разнородных материалов и развитие в ней диффузионных прослоек переменного состава. При однородности состава в пределах одного слоя шва, вблизи границы сплавления выявляется «кристаллизацнонная» прослойка, характеризующаяся изменением содержания входящих в нее элементов от состава основного металла к составу металла шва. Образование этих прослоек обусловлено условиями кристаллизации металла шва на основном металле (подложке) другого состава. Их протяженность в зависимости от способа и режима сварки колебле1ся в пределах 0,05 — О,б мм.
В соединениях, выполненных методами сварки давлением и характеризующихся контактом свариваемых элементов без промежуточного расплавляемого металла, например при контактной стыковой сварке, кристаллизационные прослойки отсутствуют. Структура и свойства кристаллизационных прослоек зависят от сочетания составов основного металла и шва. В соединениях сталей одного структурного класса или перлитных сталей с высокохромистыми коррозионно-стойкими сталями свойства крнсталлизационных прослоек являются промежуточными между свойствами основного металла и металла шва и не влияют на работоспособность конструкции. В отличие от этого в зоне сплавлепия наиболее распространенных сварных соединений перлитных сталей с аустенитным швом кристаллизационные прослойки, содержащие 3 — 12",о~ Сг и 2 — 70Ае М)„име1от структуру высоколегированного мартенсита и являются хрупкими. 1Еирина хрупких мартенсигных прослоек зависит от запаса аустеннтности металлз шва и становится наибольшей при использовании электродов типа Э-07Х20Н9 (х, на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
