ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сварка среднелегированных мартенситно-бейнитных сталей из "Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки " Среднелегированные мартенситно-бейнитные стали содержат С в количестве 0,4 % и более. Они легированы Ni, Сг, W, Мо, V. [c.296] Оптимальное сочетание прочности, пластичности и вязкости стали получают после закалки и низкого отпуска (табл. 7.3). [c.296] Указанные стали с целью повышения пластичности и вязкости выплавляют из чистых шихтовых материалов, а также тщательно очищают в процессе производства от серы, фосфора, газов и неметаллических включений, в ряде случаев подвергая их вакуумно-дуговому, электро-шлаковому переплавам, рафинированию в ковше жидкими синтетическими шлаками. Термомеханическая обработка (ТМО) позволяет достичь на среднеуглеродистых сталях хорошего сочетания прочности, пластичности и вязкости. [c.296] Для изготовления сосудов высокого давления, тяжело нагруженных машиностроительных изделий и других ответственных конструкций используют среднелегированные высокопрочные стали, которые после соответствующей термообработки обладают временным сопротивлением 1000. .. 2000 МПа при достаточно высоком уровне пластичности. Для сталей этой группы характерно содержание углерода до 0,5 % при комплексном легировании в сумме 5. .. 9 %. В связи с весьма высокой чувствительностью к термическому циклу сварки стали с таким высоким содержанием углерода для изготовления сварных конструкций применяют только в особых случаях. Необходимый уровень прочности при сохранении высокой пластичности достигается комплексным легированием стали различными элементами, главные из которых хром, никель, молибден и др. Эти элементы упрочняют феррит и повышают прокаливаемость стали. Увеличение степени легирования при повышенном содержании углерода повышает устойчивость аустенита, и практически при всех скоростях охлаждения околошовной зоны и режимах сварки, обеспечивающих удовлетворительное формирование шва, распад аустенита происходит в мартенситной области. Подогрев изделия при сварке не снижает скорости охлаждения металла зоны термического влияния до значений, меньших w p, и способствует росту зерна, что вызывает уменьшение деформационной способности и приводит к возникновению холодных трещин. [c.298] Поэтому такие стали, как правило, сваривают без предварительного подофева, но с использованием специальных технологических приемов сварки (каскадом, блоками, короткими или средней длины участками), а также специальных устройств, подогревающих выполненный шов и тем самым увеличивающих время пребывания его в определенном температурном интервале. [c.298] При сварке 3-го слоя снова происходит некоторый подогрев, причем по мере выполнения последующих слоев температурные воздействия ослабевают и процесс стремится к установившемуся температурному состоянию. По окончании сварки металл околошовной зоны медленно охлаждается. [c.299] Для увеличения времени пребывания металла околошовной зоны при температуре выше точки мартенситного превращения накладывают так называемый отжигающий валик, границы которого не выходят за пределы металла шва и тем самым не нагревают подверженный закалке металл околошовной зоны до температуры выше Асз. Наплавка отжигающего валика увеличивает время пребывания металла околошовной зоны в интервале температур с до t . [c.299] Для того чтобы закаленные прослойки не сохранились, необходимо так рассчитать режим каждого последующего слоя, чтобы обеспечить распространение температур отпуска (600. .. 700 °С) на всю глубину закалки от предыдущего слоя. Схема выполнения сварки слоями, полностью обеспечивающими отпуск закаленных зон, приведена на рис. 7.6. [c.301] Чтобы избежать трещин при охлаждении сварного соединения, необходимо использовать такие сварочные материалы, которые обеспечат получение металла шва, обладающего большой деформационной способностью. Это может быть достигнуто, если наплавленный металл и металл шва будут в меньшей степени легированы, чем свариваемая сталь. При этом шов будет представлять собой как бы мягкую прослойку с временным сопротивлением, меньшим, чем временное сопротивление свариваемой стали, но с повышенной деформационной способностью. [c.302] Поэтому у а-превращение в низколегированном металле шва будет происходить при более высоких температурах, чем в околошовной зоне среднелегированной стали. [c.302] В связи с малой подвижностью водорода в аустените граница сплавления оказывается как бы барьером, у которого накапливается большое количество водорода, поступающего в несплошности, где он ассоциирует в молекулы и перестает быть диффузионно-подвижным. Постепенно в таких несплошностях возрастает давление молекулярного водорода в связи с дальнейшим поступлением атомарного водорода и образованием новых молекул. Накопление диффузионно-подвижного, а также молекулярного водорода в несплошностях отрицательно сказывается на сопротивляемости стали разрушениям и способствует образованию трещин -отколов по зоне сплавления. [c.303] Среднеуглеродистые мартенситно-бейнитные стали применяют в конструкциях в термически упрочненном состоянии. В этом случае необходимо получить искомый комплекс свойств без термообработки сварных соединений. [c.304] Аустенизация является ведущим процессом в формировании свойств участков зоны термического влияния в широком диапазоне температур. Поэтому целесообразно разделить зону термического влияния по принципу полноты характера аустенизации на три температурные области. Температурный интервал этих областей зависит от многих факторов и определяется особенностями как технологического процесса сварки, так и свойствами основного металла. [c.304] Условно первую из них можно определить как область перегретого аустенита, характеризующуюся наличием крупного зерна и высокотемпературной химической микронеоднородности (ВХМН), вторую - аустенита с оптимальной величиной зерна и высокими прочностными свойствами, третью - неполной аустенизации и высокого отпуска. Свойствами участков перефева и высокого отпуска определяется работоспособность сварных соединений этих сталей. [c.304] Высокотемпературная химическая микронеоднородность образуется главным образом в результате оплавления отдельных микрообъемов металла околошовной зоны у линии сплавления (легкоплавких неметаллических включений сульфидного происхождения и других сегрегаций). Она формируется при всех способах сварки плавлением. При этом образуется характерная зернистая структура. Границы подплавленных зерен совпадают с участками залегания неметаллических включений. Локальное подплавление основного металла на участках легкоплавких неметаллических включений и других сегрегаций происходит при температуре примерно 1300. .. 1360 °С. После затвердевания подплавленных микро-объемов могут образоваться пустоты. [c.304] Уменьшение содержания серы, газов и неметаллических вкл11 чений в металле при электронно-лучевом и электрошлаковом переплаве сталей приводит к повышению пластичности и особенно ударной вязкости. [c.305] При сварке термически упрочненных среднеуглеродистых мартен-ситно-бейнитных сталей трудности возникают также из-за разупрочнения основного металла в участке зоны термического влияния, нагреваемого до температуры высокого отпуска. Наиболее заметно разупрочнение на участке, нагреваемом до температур 500. .. 770 °С. При этом его минимальная твердость остается практически постоянной и не зависит от погонной энергии сварки. [c.305] Прочность не зависит от скорости нагрева (0,05. .. 700 °С/с) и скорости охлаждения (0,05. .. 500 °С/с). Значительное разупрочнение происходит при длительных изотермических выдержках (порядка нескольких часов). С повышением погонной энергии сварки увеличивается ширина участка разупрочнения и уменьшается предел прочности сварного соединения. При одинаковой эффективной погонной энергии электроннолучевая сварка по сравнению с аргонодуговой дает более узкий разу-прочненный участок и более высокие значения прочности сварных соединений, так как прочность соединений зависит не от уровня твердости разупрочненного участка, а от его ширины. При этом следует учитывать, что участок разупрочнения имеет плавный переход к более прочным участкам зоны термического влияния. Для каждой толщины металла и способа сварки существует определенная ширина разупрочненного участка, при которой обеспечивается максимально возможное контактное упрочнение и достигается равнопрочность сварного соединения основному металлу. [c.305] Вернуться к основной статье