Охлаждение легированных сталей при сварке

Трещины в стыке и в зоне, прилегающей к стыку, являются очень серьезным дефектом, который во многих случаях невозможно исправить. Причина появления трещин часто заключается в повышенном содержании в металле веществ (сера, фосфор), способствующих трещинообразованию. Трещины появляются и в углеродистых и легированных сталях при сварке их на жестких режимах (без подогрева) и при быстром охлаждении после сварки. Большое давление и малая величина осадки под током также могут быть причинами появления трещин-. Кроме этого, причинами появления трещин являются большая сила тока при малом времени его протекания малая длина выпускаемых концов большой объем сильно перегретого металла к началу осадки, особенно в металле, теряющем при высокой температуре свою пластичность недостаточный предварительный нагрев. [c.272]

По качеству их разделяют на углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-94 и ГОСТ 535-88), содержащие С < 0,49 % и углеродистые качественные стали (ГОСТ 1050-88) с С < 0,65 %. Содержание углерода определяет комплекс механических, физических и технологических свойств сталей. При увеличении содержания углерода растет доля цементита в структуре горячекатаных сталей, повышаются прочность и твердость при значительном одновременном снижении пластичности. По технологическим свойствам при горячей и холодной обработке давлением, сварке и обработке резанием углеродистые стали превосходят большинство легированных сталей. При закалке деталей из углеродистых сталей их недостатками являются малая прокаливаемость и большие деформации. Из-за малой прокаливаемости термическое улучшение возможно для деталей, максимальная толщина которых не превышает 10-20 мм. Необходимость закалки в воде, чтобы получить скорость охлаждения больше критической, является причиной появления больших закалочных напряжений, искажения формы и размеров изделий. [c.94]

На механические, физические и химические свойства стали большое влияние оказывают присадки легирующих элементов хрома, вольфрама, молибдена, ванадия, титана и др. Большинство специальных примесей и углерод повышают прокаливаемость стали, так как увеличивают устойчивость аустенита и замедляют процесс распада его при охлаждении. Основное влияние большинства специальных примесей и углерода заключается в том, что они снижают критическую скорость охлаждения и при определенном содержании могут вызвать закалку даже при охлаждении на воздухе. При сварке большинства легированных сталей вероятность образования мартенсита в наплавленном металле и в зоне термического влияния весьма высока, потому что скорость охлаждения после сварки довольно значительна и превышает скорость охлаждения на воздухе. Это является одним из основных затруднений при сварке легированных сталей. [c.172]

Наружные трещины. Трещины снижают прочность сварного соединения. Они наблюдаются при сварке высокоуглеродистых и некоторых легированных сталей при слишком быстром охлаждении. Для предотвращения образования трещин необходим пра-вильный подбор режима (силы тока, давления, времени включения тока). [c.360]

Критическая скорость охлаждения среднеуглеродистых легированных сталей при закалке намного ниже, чем у низкоуглеродистых сталей в связи с заметным увеличением интервала малой устойчивости аустенита. Поэтому при их охлаждении даже на воздухе часть аустенита может переохладиться и претерпеть превращение ниже температуры В условиях нагрева и охлаждения ЗТВ при сварке даже в наиболее перегретых участках с гомо- [c.232]

В легированных сталях при нагреве выше температуры Л г. а затем при охлаждении происходят структурные превращения, сопровождающиеся изменением объема металла. На рис. 6-6, а кривая 2 показывает изменение линейного размера на стадии охлаждения в случае, если металл был нагрет выше температуры структурных превращений Л г,. До температуры, равной примерно 300° С (рис. 6-6, с, кривая 2), происходит укорочение металла, а затем в интервале температур 300—100° С, несмотря на уменьшение температуры, происходит увеличение объема металла, вызванное структурным превращением. Остаточные напряжения в сварном соединении из такой стали имеют сложный характер (рис. 6-6,б). Например, при сварке легированной стали аустенитными электродами остаточные напряжения в шве будут примерно равны пределу текучести аустенитного металла (зо-нэ[/ ). К шву примыкает зона /г> которая нагревалась вьпне [c.143]

Трещины, наружные и внутренние, являются опасными и недопустимыми дефектами сварных щвов. Они образуются вследствие напряжений, возникающих в металле от его неравномерного нагрева, охлаждения и усадки. Высокоуглеродистые и легированные стали после сварки при охлаждении закаливаются, в результате чего могут образоваться трещины. Причина возникновения трещин — повышенное содержание в стали вредных примесей (серы и фосфора). [c.355]

Разновидностью межкристаллитной коррозии металлов является ножевая коррозия (рис. 3. 2з) — коррозия местного вида, возникающая в сварных конструкциях в очень узкой зоне на границе сварной шов — основной металл при сварке хромоникелевых сталей с повышенным содержанием углерода, даже легированных титаном или ниобием. В узкой околошовной зоне перегретого почти до расплавления металла (порядка 1300° С и выше) растворяются карбиды титана или хрома. При последующем быстром охлаждении (при контакте с ненагретым металлом) этой зоны карбиды титана или ниобия не успевают выделиться вновь и углерод остается в твердом растворе. Последующее достаточно длительное пребывание этой зоны при температурах 600—750° С, например, при сварке двухсторонним швом, приводит [c.424]

Закономерности формирования химического состава металла шва изложены в разд. III Физико-химические и металлургические процессы при сварке . Материал первых двух разделов дает описание тех физических и температурных условий, которые создаются над поверхностью металла и в самом металле в процессе сварки. В этом плане материал первых двух разделов представляет собой как бы описание того физического фона, от которого зависит протекание реакций, переход различных легирующих элементов в металл шва или их удаление и окисление. Вопросы защиты металла шва и массообмена на границе металл— шлак и металл — газ — центральные в разд. III. Эти процессы предопределяют химический состав металла шва, а следовательно, во многом и его механические свойства. Однако формирование свойств сварного шва, а тем более сварного соединения, определяется не только химическим составом металла. Характер кристаллизации шва во многом влияет на его свойства. Свойства околошовной зоны и в определенной мере металла шва существенно зависят от температурного и термомеханического циклов, которые сопровождают процесс сварки. Для многих легированных сталей и сплавов эта фаза формирования сварного соединения предопределяет их механические свойства. Процесс сварки может создавать в металле такие скорости нагрева и охлаждения металла вследствие передачи теплоты по механизму теплопроводности, которые часто невозможно организовать при термической обработке путем поверхностной теплопередачи. Образование сварного соединения сопровождается пластическими деформациями металла и возникновением собственных напряжений, которые также влияют на свойства соединений. Эти вопросы рассматриваются в IV, заключительном разделе учебника — Термодеформационные процессы и превращения в металлах при сварке . [c.6]

Во многих случаях, в особенности при сварке легированных сталей и различных сплавов, требуется прежде всего получение определенных механических свойств и структуры металла около-шовной зоны и шва, которые зависят от длительности пребывания металла выше определенной температуры, скорости охлаждения в необходимом интервале температур, повторного нагрева и многих других особенностей термического цикла сварки (см. разд. IV). Поэтому оценка эффективности процесса сварки по энергетическим критериям часто оказывается второстепенной. Однако для сталей, мало чувствительных к воздействию термического цикла сварки, оценка эффективности различных режимов сварки по энергетическим затратам необходима. Следует различать сварные соединения двух основных крайних типов соединения, в которых преобладает наплавленный металл (заштрихованные участки на рис. 7.20, вверху), и соединения, образуемые преимущественно в результате расплавления основного металла (рис. 7.20, внизу). Для последнего типа соединений, например стыкового, тепловую эффективность процесса целесообразно характеризовать удельной затратой количества теплоты на единицу площади свариваемой поверхности [c.232]

Следует обратить внимание на то, что при электрошлаковой сварке даже без подогрева металла можно обеспечить весьма малые скорости охлаждения, что важно, например, при сварке легированных и, в частности, инструментальных сталей. Этого можно достичь увеличением мощности металлического источника теплоты путем увеличения сварочного зазора / до нескольких десятков сантиметров. [c.236]

Напряжения, возникающие в металле вследствие неравномерного нагрева и охлаждения, усадки способность высокоуглеродистых и легированных со стойкими карбидообразующими эле ментами (Сг, Мо, V, W - содержащих) сталей подвергаться закалке при охлаждении после сварки повышенное содержание вредных примесей (серы, фосфора) в металле попадание влаги на сварной шов при сварке [c.131]

Этичностью. Быстрое охлаждение в интервале температур 300—200°С, особенно при сварке легированных сталей, может привести к частичной или полной закалке металла шва на мартенсит. В результате образования хрупкого мартенсита, имеющего больший объем, чем перлит или феррит, в сварном шве возникают напряжения, которые могут привести к образованию трещин. Эти трещины называют холодными, так как они образуются при относительно низких температурах. [c.172]

Наиболее удовлетворительной свариваемостью обладают 12-процентные хромистые стали с содержанием углерода в пределах 0,10- 0,20%. В зависимости от соотношения легирующих элементов они могут иметь либо однородную сорбитную структуру, либо содержать до 10—15% свободного феррита. Обладая замедленной кинетикой структурных превращений, указанные стали даже при наличии высокого подогрева при сварке имеют в околошовной зоне закаленные мартенситные прослойки, для устранения которых необходим отпуск конструкции. Поэтому обязательным условием их сварки является высокий подогрев при температурах 300—450° с медленным охлаждением и последующим отпуском. Легирование 12-процентных хромистых сталей такими карбидообразующими элементами как вольфрам, ванадий, [c.31]

Широкое использование в деталях турбин легированных сталей, требующих применения режимов сварки с замедленными скоростями охлаждения, обусловливает необходимость проведения сварки изделий с подогревом и замедленным охлаждением. Как было указано в п. 2 главы П1, использование подогрева может быть рекомендовано также для снижения реактивных напряжений и коробления при сварке узлов с большой толщиной и жесткостью свариваемых элементов. Режимы подогрева в зависимости от марки стали и типа изделия приведены в главе П. [c.86]

Легированные стали и стали с высоким содержанием углерода могут получить сильную закалку даже и при умеренном охлаждении, например на воздухе. Вот почему сварку или нагрев для любых целей легированных сталей необходимо производить с особыми предосторожностями по специальному режиму. [c.38]

Холодные трещины чаще всего возникают в 3. т. в. после полного затвердевания сварного шва в период окончания охлаждения или последующего вылеживания сварной конструкции в течение нескольких суток (см. рис. 5.48, б). Холодные трещины характерны для углеродистых и легированных сталей, если они при сварке претерпевают полную или частичную за- [c.275]

Контактную точечную сварку углеродистых и легированных сталей выполняют на мягких режимах, т.е. длительным нагревом током и быстрым удалением заготовок из машины во избежание отвода теплоты электродами. В результате обеспечивается замедленное охлаждение заготовок. Контактную стыковую сварку этих сталей выполняют с прерывистым оплавлением, при котором обеспечивают подогрев заготовок перед сваркой и замедленное охлаждение. [c.277]

Повышение прочности низколегированных сталей достигается легированием их элементами, которые растворяются в феррите и измельчают перлитную составляющую. Наличие этих элементов при охлаждении тормозит процесс распада аустенита и действует равносильно некоторому увеличению скорости охлаждения. Поэтому при сварке в зоне термического влияния на участке, где металл нагревался выше температур Ась [c.262]

Механические свойства металла шва и сварного соединения зависят от его структуры, которая определяется химическим составом, режимом сварки, предыдущей и последующей термообработкой. Химический состав металла шва при сварке рассматриваемых сталей незначительно отличается от состава основного металла (табл. 6.6). Это различие сводится к снижению содержания в металле шва углерода для предупреждения образования структур закалочного характера при повышенных скоростях охлаждения. Возможное снижение прочности металла шва, вызванное уменьшением содержания в нем углерода, компенсируется легированием металла через проволоку, покрытие или флюс марганцем, кремнием, а при сварке низколегированных сталей - также и за счет перехода этих элементов из основного металла. [c.264]

Электрошлаковая сварка. При электрошлаковой сварке низкоуглеродистых легированных сталей применяют технологические приемы, позволяющие повысить скорость охлаждения сварного соединения, например сопутствующее дополнительное охлаждение зоны сварки. При этом ниже ползуна устанавливается специальное устройство, которое охлаждает водой шов и зону термического влияния, что обеспечивает получение требуемой структуры и механических свойств этого участка сварного соединения. [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]

В процессе первичной кристаллизации сварного шва желательно получить мелкозернистую структуру с незначительной химической неоднородностью. Металл с такой структурой обладает высокой прочностью и пластичностью. Мелкозернистое строение наплавленного металла можно получить при быстром охлаждении, т. е. при вторичной кристаллизации. Но это не всегда возможно. Быстрое охлаждение в интервале температур 200—300° С, особенно при сварке легированных сталей, может привести к частичной или полной закалке металла шва. В результате образования мартенсита, имеющего больший объем, чем перлит или феррит, в сварном шве возникают напряжения, которые могут привести к образованию трещин. Эти трещины называют холодными, так как они образуются при относительно низких температурах. [c.243]

Аустенитные стали имеют низкую теплопроводность и высокий температурный коэффициент линейного расширения, что обусловливает перегрев металла в зоне сварки и возникновение значительных деформаций изделия. Основные трудности сварки рассматриваемых сталей и сплавов обусловлены высокой степенью легирования и разнообразием условий эксплуатации сварных конструкций. Основная особенность сварки таких сталей — склонность к образованию в шве и околошовной зоне горячих трещин в виде как мельчайших микротрещин, так и трещин значительных размеров. Образование горячих трещин связано с формированием при сварке крупнозернистой макроструктуры. Применение методов, способствующих измельчению кристаллов, повышает стойкость шва против образования горячих трещин. Эффективным средством является создание аустенитно-ферритной структуры металла щва. Получение аустенит-но-ферритных швов достигается путем дополнительного легирования металла шва хромом, кремнием, алюминием, молибденом и др. В сварных швах изделий, работающих как коррозионно-стой-кие при температуре до 400 °С, допускается содержание феррита до 25 %. В изделиях из жаропрочных и жаростойких сталей, работающих при более высоких температурах, содержание феррита ограничивают 4—5 %. Значительные скорости охлаждения при сварке и диффузионные процессы, происходящие при повышенных температурах в процессе эксплуатации, приводят к сильному охрупчиванию металла сварных соединений жаропрочных сталей и к потере прочности при высоких темпера- [c.334]

В структуре сварного соединения отсутствует литой металл. Плоскость, в которой образуется соединение мягких углеродистых сталей, обнаруживается по обезуглероженной полоске. К ней примыкает участок с обычной структурой перегрева. Тепловложение больше, чем при точечной или рельефной сварке. Поэтому при стыковой сварке зона термического влияния шире, а скорость охлаждения меньше. Структура сварных соединений легированных сталей зависит от характера протекающих в них превращений. [c.48]

Горячие трещины образуются непосредственно в сварном шве в процессе кристаллизации, когда металл находится в двухфазном состоянии. Причинами их возникновения являются кристаллизационные усадочные напряжения, а также образование сегрегаций примесей (серы, фосфора, кислорода), ослабляющих связи между формирующимися зернами. Склонность к образованию горячих трещин тем выше, чем шире интервал кристаллизации и ниже металлургическое качество стали. Углерод расширяет интервал кристаллизации и усиливает склонность стали к возникновению горячих трещин. Холодные трещины образуются при охлаждении сварного шва ниже 200 - 300 °С преимущественно в зоне термического влияния. Это наиболее распространенный дефект при сварке легированных сталей. Холодные трещины редко встречаются в низкоуглеродистых сталях и особенно в сталях с аустенитной структурой. Причина их образования — внутренние напряжения, возникающие при структурных превращениях (особенно мартенситном) в результате местной закалки (подкалки). Увеличивая объемный эффект мартенситного превращения, углерод способствует появлению холодных трещин. [c.290]

Свариваемость является наиболее важной характеристикой низколегированных сталей. Углерод, как и большинство легирующих элементов, понижая критическую скорость охлаждения, способствует получению мартенситной структуры при сварке. При отсутствии средств для подогрева содержание углерода в низколегированных сталях ограничивают 0,20—0,22%. В обычных количествах легирующие элементы при раздельном введении (до 1,5% Мп, до 1% Сг, до 1% Si и 0,6% Си) мало влияют на свариваемость низколегированных сталей. Из-за резкого нагрева при сварке принципиально возможен интенсивный рост зерна, поэтому легирование стали элементами, препятствующими росту зерна, благоприятно влияет на свариваемость металла. [c.37]

При подготовке концов труб и деталей трубопроводов под сварку для сохранения структуры металла предпочтительнее механическая резка труб из легированных сталей и вырезка в них отверстий. Применение огневой резки должно производиться с соблюдением специальных технологических приемов. Так для труб из среднелегированных хромистых и хромомолибденовых сталей участки трубы вблизи реза должны подогреваться до температуры 250..,350 °С, а после окончания резки следует обеспечить медленное охлаждение. После газовой и воздушно-дуговой резки кромки реза долны быть зачищены на глубину не менее 3 мм, а после плазменной резки — не менее 0,5 мм. При этом глубину механической обработки следует считать от поверхности максимальной впадины. Торцы труб и деталей трубопроводов [c.196]

При сварке сталей с повышенным содержанием углерода, особенно при сварке легированных сталей, под влиянием нагрева возникают резкие изменения физических и механических свойств в зоне термического влияния. Так, в углеродистых сталях по мере приближения к эвтектоидному составу растет чувствительность к перегреву, с которым связан рост зерен. Вместе с тем быстрое охлаждение металла шва является причиной его закалки и резких структурных переходов в зоне термического влияния. Предотвратить эти отрицательные явления можно путем предварительного подогрева сталей п ред сваркой и термической обработки после сварки. [c.342]

Бейнитное превращение, называемое также промежуточным, характерно при сварке большинства углеродистых и легированных сталей при скоростях охлаждения в диапазоне аим1...Шм2. Оно происходит в интервале температур 770 К... Гм , когда само-диффузия железа и диффузия легирующих элементов практически отсутствуют, а диффузия углерода еще достаточно существенна. Различают верхний (Бв) и нижний (Бн) бейнит, образующиеся соответственно в верхней и нижней части температурного интервала превращения. [c.524]

При сварке углеродистых и легированных сталей перлитного класса, восприимчивых к аакалке (в условиях сварки), конечная структура, распределение твердости, а также механические свойства зависят от химического состава стали, ее состояния перед сваркой и от условий нагрева и охлаждения. Структурные изменения при сварке легированной конструкционной стали перлитного класса, предварительно закаленной и отпущенной при температуре Тотп, схематически представлены на фиг. 35, в. Там же нанесены кривая максимальных температур нагрева при сварке и диаграмма распределения твердости в околошовной зоне. [c.61]

Холодные трещины (XT) — локальное хрупкое межкристалли-ческое разрушение металла сварных соединений — представляют собой частый сварочный дефект в соединениях углеродистых и легированных сталей, если при сварке они претерпевают частичную или полную закалку. Трещины образуются после окончания сварки в процессе охлаждения ниже температуры 420...370 К или в течение последующих суток. Они могут возникать во всех зонах сварного соединения и располагаться параллельно или перпендикулярно оси шва (рис. 13.25). Место образования и направление трещин зависит от состава шва и основного металла, соотношения компонент сварочных напряжений и некоторых других обстоятельств. Наиболее часты продольные XT в ОШЗ. Образование XT начинается с возникновения их очагов на границах аустенитных зерен на участке ОШЗ, примыкающем к линии сплавления (рис. 13.26), Протяженность очагов трещин [c.529]

Отжиг, характеризуемый медленным охлаждением вместе с печью или на воздухе) после нагржа и выдержки при некоторой температуре деталей и заготовок, проводят для снижения твердости и улучшения обрабатываемости резанием отливок, проката и поковок из углеродистых легированных сталей, а также для снятия остаточных напряжений в конструкциях после сварки или предварительной (черновой) обработки резанием. Для углеродистых и углеродистых легированных сталей проводят полный отжиг - нагрев до температуры, превышающей на 30—50 °С температуру превращения объемноцентрированной решетки железа в гранецентрированную кубическую решетку (обычно 800 - 900 °С), выдержку при этой температуре, медленное охлаждение до 400—600 С вместе с печью и далее на воздухе. Для низкоуглеродистых высоколегированных сталей 12Х2Н4А, 20Х2Н4А и др., используемых для изготовления зубчатых колес, применяют низкотемпературный (высокий) отжиг при температуре 650 — 670 °С и медленное охлаждение (чаще всего на воздухе). Используют и другие виды отжига, которые отличаются от высокого отжига температурой нагрева и скоростью охлаждения. [c.273]

Трещины, причины образования их и методы борьбы с ними. При сварке сталей с повышенным содержанием углерода в низколегированных конструкционных сталях часто появляются трещины в шве и в зоне термического влияния. К основным причинам, вызывающим появление трещин, относятся а) образование вследствие больших скоростей охлаждения закалочных зон со структурой мартенсита, обладающих низкими пластическими свойствами и повышенной твёрдостью б) повышенное содержание серы в наплавленном металле при малом содержании марганца (Липецкий) [20] в) повышенное содержание в наплавленном металле кремния (Шеверницкий и Слуцкая) [40] г) различие коэфициента усадки малоуглеродистого наплавленного металла и высокоуглеродистого или легированного основного д) неравномерность остывания валика в соединениях внахлёстку и втавр, в которых корень валика охлаждается медленнее, чем концы катетов, прилегающих к гипотенузе е) усадочные напряжения, возникающие при сварке ж) дефекты сварного шва — наличие непроваров, шлаковых включений и пористости. [c.428]

Низкотемпературный отжиг (высокий отпуск) — нагрев стали ниже точки A j, выдержка при этой температуре и последующее охлаждение, чаще всего на воздухе. Применяется глазным образом для снятия внутренних напряжений после сварки изделий и после механической (черновой) обработки поковок из легированной стали, а также с целью снижения твердости и улучшения обрабатываемости резанием высоколегированной стали, например марок I2X2H4A, 20Х2Н4А и I8XHBA, температура отжига которых равна 650—670° С. [c.668]

При замене общего подогрева местным и выборе условий его проведения необходимо учитывать назначение подогрева и тип свариваемого изделия. Так, при сварке узлов относительно небольшой жесткости из легированной стали определяющим фактором выбора условий проведения подогрева является уменьшение скорости охлаждения шва и околошовной зоны до значений, при которых обеспечивается получение пластичных структур, не склонных к трещинообразованню. Указанный режим охлаждения зоны сварки обычно достигается тем, что деталь подогревается перед сваркой (предварительный подогрев), а также во время сварки (сопутствующий подогрев). Наиболее рациональным является в данном случае использование местного подогрева. К числу подобных узлов можно отнести стыки трубопроводов (кроме замыкающих), швы сосудов и другие. [c.87]

Для сварки рядовых конструкций из низколегированных сталей обычно применяют электроды типа Э42А и Э46А, а ответственных - типа Э50А. Это обеспечивает получение металла швов с достаточной стойкостью против кристаллизационных трещин и требуемыми прочностными и пластическими свойствами. Легирование металла шва за счет провара основного металла легирующими элементами, входящими в основной металл, и повышенные скорости охлаждения позволяют получить металл шва с более высокими, чем при сварке низкоуглеродистых сталей, прочностными показателями. [c.274]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...