Главная


Металловедение для сварщиков (сварка сталей)




Листать книгу
Листать
Страницы: 1 ... 21 ... 63 ... 105 ... 147 ... 189 ... 231 ... 254
126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167


скачать книгу Металловедение для сварщиков (сварка сталей)




процессов, устойчивость аустенита может быть не только не ниже, чем при нагреве в печи для термообработки, но даже выше. Дальше от свариваемых кромок, с появлением и увеличением степени неоднородности по распределению углерода, устойчивость ау­стенита снижается, и особенно низка в зоне межкритического интервала температур, вблизи температуры Аг.
...
Рассмотренное уменьшение устойчивости аустенита в разных зонах сварного соединения сказывается на кинетике превращения аустенита при охлаждении после сварки. По сравнению с рас­падом гомогенного аустенита (нагрев при термообработке) не­гомогенный аустенит в сварном соединении распадается при более высокой температуре при меньшем времени инкубационного периода для каждой температуры. На термокинетической диа­грамме превращения аустенита это переместит основные линии в области образования ферритно-цементитной смеси вверх и влево. Такое смещение линий на термокинетической диаграмме для раз­личных участков зоны теплового влияния различно: оно тем меньше, чем выше температура нагрева в пределах отсутствия зоны роста зерна и увеличивается в зонах, близких к температуре А3,
...
Таким образом, аустенит в участке сильного перегрева и роста зерна приобретает повышенную устойчивость, а аустенит во всех остальных, дальше отстоящих от кромок зонах имеет пониженную устойчивость. Поэтому аустенит участка роста зерна должен претерпевать распад при более низких температурах и давать менее равновесные продукты распада, а аустенит в более удаленных зонах распадаться в верхнем интервале температур и давать более равновесные, укрупненные ферритно-перлитные или ферритно-цементитные продукты. Чем дальше от свариваемых кромок находится нагретая зона, тем при более высокой темпера­туре должен приходить распад аустенита. В соответствии с этим термокинетические диаграммы распада аустенита у разных зон сварного соединения будут различными. О сдвиге линий этих диаграмм в разных зонах можно судить по схеме на рис. 74.
...
Подробное рассмотрение конкретных термокинетических диа­грамм для конкретных условий нагрева и охлаждения различ­ных сталей дано в атласе М. X. Шоршорова и В. В. Белова [66].
...
Температура распада аустенита в той или иной зоне сварного соединения, характер и свойства продуктов распада, кроме рас­смотренного, зависят от химического состава стали и скорости охлаждения после сварки. Для процесса распада аустенита имеет значение величина скорости охлаждения в интервале температур его наименьшей устойчивости. Поэтому обычно оце­нивают скорость охлаждения в районе 500—600° С. Эта скорость охлаждения зависит от многих факторов — погонной энергии при сварке, толщины свариваемого металла, температуры свари­ваемого металла и др.
...
процессов, устойчивость аустенита может быть не только не ниже, чем при нагреве в печи для термообработки, но даже выше. Дальше от свариваемых кромок, с появлением и увеличением степени неоднородности по распределению углерода, устойчивость ау­стенита снижается, и особенно низка в зоне межкритического интервала температур, вблизи температуры Аг.
...
Рассмотренное уменьшение устойчивости аустенита в разных зонах сварного соединения сказывается на кинетике превращения аустенита при охлаждении после сварки. По сравнению с рас­падом гомогенного аустенита (нагрев при термообработке) не­гомогенный аустенит в сварном соединении распадается при более высокой температуре при меньшем времени инкубационного периода для каждой температуры. На термокинетической диа­грамме превращения аустенита это переместит основные линии в области образования ферритно-цементитной смеси вверх и влево. Такое смещение линий на термокинетической диаграмме для раз­личных участков зоны теплового влияния различно: оно тем меньше, чем выше температура нагрева в пределах отсутствия зоны роста зерна и увеличивается в зонах, близких к температуре А3,
...
Все тепловые параметры зоны теплового влияния при сварке можно устанавливать экспериментально осциллографированием показаний термопар, заделанных в разных зонах сварного соеди­нения, или рассчитывать по методике, предложенной Н. Н. Ры-калиным. Скорости охлаждения при сварке в зависимости от пере­численных факторов изменяются в очень широких пределах; так по данным М. X. Шоршорова и В. В. Белова, скорости могут колебаться от 0,25 до 60° С/с при 550° С и от 0,8 до 240° С/с при 900° С.
...
Аустенит зоны значительного перегрева и роста зерна должен распадаться при более низкой температуре, а аустенит осталь­ных участков с концентрационной неоднородностью по углероду — в области более высоких температур. При малых скоростях ох­лаждения это может приводить к образованию сорбитообразной структуры непосредственно у свариваемых кромок и ферритно-перлитной — в более удаленных зонах (тем крупнее, чем дальше от шва). При увеличении скорости охлаждения и соответствующем составе свариваемой стали аустенит участка перегрева может переохладиться до температуры Мн
...
Образование бейнитных структур в этой зоне маловероятно при непрерывном охлаждении из-за недостатка времени для про­текания в перегретом гомогенном аустените подготовительных диффузионных процессов дифференциации аустенита по содер­жанию углерода. В то же время зоны, отстоящие дальше от шва, имеют негомогенный аустенит с той самой неоднородностью по распределению углерода, которая явилась отражением перлит­ного строения и которая нужна для бейнитного превращения. Поэтому эти зоны при повышенных скоростях охлаждения имеют повышенную предрасположенность к образованию бейнита и менее склонны к переохлаждению до температуры Мп.
...
Указанное обстоятельство приводит к тому, что в зонах свар­ных соединений углеродистых нелегированных доэвтектоидных или низколегированных сталей может иметься бейнит, в то время, как при термообработке этих же сталей с непрерывным охлажде­нием получение бейнита маловероятно. В связи с увеличением склонности рассмотренных зон к бейнитному превращению в них уменьшается возможность переохлаждения аустенита до температуры Мп.
...
Необходимо отметить и то, что указанные закономерности распада негомогенпого аустенита в зонах теплового влияния относятся к наиболее частым случаям сварки доэвтектоидных сталей с дифференцированной ферритно-перлитной структурой. Если же сварке подвергается закаленная и отпущенная сталь, то в ней аустенит даже при быстропротекающем нагреве будет более гомогенным и все закономерности его распада приблизятся к закономерностям распада аустенита при термообработке с на­гревом в печах.
...
При сварке термически улучшенной стали, прошедшей за­калку и высокий отпуск, рассмотренные процессы должны влиять на свойства сварного соединения более существенно, чем при сварке нормализованной или горячекатаной стали. Связано это с тем, что, с одной стороны, коагуляция мелких карбидов сорбитной структуры в зоне, наиболее близкой к
...
их развития и влияния на свойства зависят от ряда факторов — скорости нагрева при сварке и охлаждения после сварки, про­должительности пребывания металла в каждом из рассмотренных температурных интервалов. Поэтому при различной технологии сварки все эти процессы могут развиваться по-разному. При быстропротекающем нагреве роль их уменьшается, при замедле­нии нагрева роль их увеличивается. В этой связи следует учи­тывать и влияние толщины свариваемого металла, и роль свароч­ного тока и скорости сварки (погонной энергии), и роль подо­грева, который в рассматриваемом случае не всегда может быть полезен.
...
При многослойной сварке теплота от наложения_каждого по­следующего валика нагревает металл шва и зоны теплового влия­ния ранее сваренных валиков до температур ниже Ах.
...
Считают, что собственно распад мартенсита идет в три стадии. В углеродистой стали при нагреве до температуры 150° С про­исходит образование высокодисперсных карбидных частиц, кри­сталлическая решетка которых упруго связана с решеткой ос­новы. На этой стадии a-Fe остается пересыщенным углеродом, уменьшение пересыщенности является только местным, сохра­няется тетрагональность, но степень ее уменьшается и соответ­ственно снижаются микронапряжения. Поэтому такой низкоот-пущенный мартенсит становится менее хрупким.
...
На второй стадии при нагреве, примерно до 300° С, продолжа­ется выделение карбидов в дисперсной форме, почти полностью уменьшается тетрагональность мартенсита, и остаточная пересы­щен ность a-твердого раствора углеродом становится не местной, а общей. На этой стадии отпущенный мартенсит сохраняет доста­точно высокую твердость при несколько возросшей вязкости.
...
шеткой основы, полностью восстанавливается кубическое строе­ние феррита, существенно может повыситься вязкость стали при сохранении прочности и особенно предела упругости. На сле­дующей — четвертой стадии отпуска — при нагреве от 450° С до Лх происходят ускоряющиеся процессы коагуляции карбидов, приводящие к снижению прочности и наиболее активному повы­шению вязкости.
...
Если в закаленной стали имелся остаточный аустенит, его распад как нестабильной фазы происходит при нагреве в интервале 200—300° С. Продукты распада — мартенсит и карбиды в состоя­нии, соответствующем отпуску мартенсита закалки на ту же тем­пературу. Распад вязкого остаточного аустенита на мартенсит и карбиды является одной из причин замедления повышения вяз­кости стали при отпуске на указанные температуры.
...
При отпуске стали могут развиваться процессы обратимой и необратимой отпускной хрупкости. Необратимая отпускная хрупкость может развиваться при нагреве в интервале 250—400° С и 450—550° С и не устраняется при быстром охлаждении после отпуска. Обратимая отпускная хрупкость развивается при мед­ленном охлаждении в интервале 450—575° С после высокого от­пуска на 650—700° С. На склонность к проявлению отпускной хрупкости влияет химический состав, в углеродистой стали — повышение содержания фосфора и марганца.
...
На основе рассмотрения процессов, протекающих при нагреве и охлаждении, можно оценить состояние металла в зонах тепло­вого влияния при сварке плавлением. При сварке давлением без плавления принципиальных отличий в состоянии металла в этих участках не будет, уменьшится только наиболее высокотемпера­турная зона.
...
Размеры отдельных участков, зоны теплового влияния и те превращения, которые в них происходят, в значительной степени зависят от условий сварки — скорости и продолжительности нагрева, скорости и продолжительности охлаждения и состава стали. Поэтому основные закономерности должны в каждом от­дельном случае корректироваться с учетом изложенных ранее соображений о влиянии скорости нагрева при сварке и скорости охлаждения после сварки.
...
Структурные и фазовые превращения в зоне теплового влия­ния сварки прежде всего определяются распределением темпе­ратур (рис. 75, А).
...
Рис. 75. Характерные участки зоны теплового влияния при сварке стали:
...
перекристаллизации и измельчения составляющих микрострук­туры. Иногда при сильном нагреве и особо сильном росте зерна в зоне наиболее высокой температуры твердость может несколько снижаться (штриховая линия у вертикальной оси). Обычно при однопроходной сварке (кривая а)
...
При сварке незакаливающейся термообработанной стали в зоне нагрева на субкритическую температуру, близкую к Аъ
...
При сварке закаливающихся сталей, предварительно прошед­ших закалку и отпуск, увеличивается зона равномерно высокой твердости с охватом всей области нагрева выше А3
...
Основная масса сварных конструкций по металлоемкости еще недавно приходилась на долю нелегированных углеродистых сталей, из которых изготовляли различного рода строительные ко­нструкции, емкости для хранения нефти, нефтепродуктов и газов, трубопроводы для воды, газа, нефти и нефтепродуктов и др. Од­нако в последние годы усложнение условий работы таких объек­тов — повышение нагрузок, понижение и повышение рабочих температур, а также стремление к уменьшению веса конструкций привело к использованию для их изготовления низколегирован­ных сталей с повышенным комплексом свойств по сравнению со свойствами углеродистых сталей. Наряду с наиболее широко рас­пространенными металлоемкими сварными конструкциями из углеродистых и низколегированных сталей в народном хозяйстве большое значение приобрели конструкции и изделия из средне-и высоколегированных сталей со специальными характерными свойствами — высокой жаропрочностью и жаростойкостью, вы­сокой хладостойкостью и др.
...
в значительной мере влияет на условия сварки и свойства свар­ных соединений. Роль легирующих элементов в поведении раз­личных сталей при сварке связана с влиянием их на многие ха­рактеристики стали — на свойства и состояние основных фаз стали, на положение критических температур и концентраций в основной системе железо—углерод, на характер протекания процессов при нагреве и охлаждении и др.
...
Легирующие элементы, введенные в сталь, по-разному взаимо­действуют с основными компонентами стали — железом и угле­родом. Эта разница во взаимодействии легирующих элементов определяет разницу в их влиянии на свойства сталей и протека­ние процессов при нагреве и охлаждении.
...
ческому состоянию атомов, легирующие элементы по-разному влияют на феррит. По данным А. П. Гуляева, С. 3. Бокштейна и С. Т. Кишкина, легирующие элементы повышают прочность и понижают пластичность феррита (рис. 76). В малых количествах некоторые легирующие элементы повышают вязкость (Сг, Мп, N1), в больших количествах понижают.
...
Взаимодействие легирующих элементов с углеродом более сложно. С одной стороны, многие легирующие элементы в стали (Мп, Сг, \У, Мо, V, N1), 1\)
...
Таким образом, легируя феррит и меняя уровень энергетиче­ских связей, легирующие элементы меняют температуру поли­морфных превращений. Они влияют на активность и дифузион-ную подвижность атомов углерода в растворе (рис. 37). Такая роль легирующих элементов в изменении состояния растворен­ного углерода и участие' их в карбидообразовании определяет воздействие их на процессы превращений, связанные с диффу­зионной подвижностью углерода. Значение таких процессов осо­бенно велико при быстропротекающем нагреве стали при сварке и сказывается на процессах распада аустенита при охлаждении.
...
Одни и те же легирующие элементы в стали могут образовы­вать растворы замещения и участвовать в образовании карбидов. 134
...
Введенные в стали легирующие элементы распределяются меж­ду твердым раствором и кар­бидами в зависимости от степени химического сродства легиру­ющего элемента к углероду. Элементы с химическим срод­ством к углероду меньшим, чем у железа (Со, Б!, N1) не обра­зуют в стали своих карбидов и практически не участвуют
...
Рис. 77. Характер распределения между карбидами и ферритом карбидообразующих легирующих элементов с разной степенью химического сродства к углероду
...
Степень химического сродства к углероду определяет и рас­пределение элементов между ферритом и карбидами. Марганец с наименее низким сродством к углероду по сравнению с другими карбидообразующими элементами, легируя сталь больше, чем другие такие элементы, легирует феррит. Хром, имея большее сродство к углероду, в большей степени, чем марганец уходит в карбиды и в меньшей степени, чем марганец, переходит в фер­рит. Еще в большей степени связываются в карбиды вольфрам и молибден и еще меньше их оказывается в растворе. Ва­надий, ниобий и титан практически полностью связываются в карбидах, и очень мало этих элементов переходит в раствор (рис. 77).
...
Таким образом, для карбидов каждого элемента, а если эле­мент дает несколько карбидов, то для каждого типа карбида при определенной температуре и надлежащих условиях (достаточное время пребывания при этой температуре и содержании углерода и легирующего элемента) устанавливается концентрационное равновесие в системе карбид — твердый раствор. Это равновесие должно сдвигаться в сторону понижения содержания легирую­щего элемента в феррите в случаях повышения степени химиче­ского сродства легирующего элемента к углероду. Равновесие
...
Введенные в стали легирующие элементы распределяются меж­ду твердым раствором и кар­бидами в зависимости от степени химического сродства легиру­ющего элемента к углероду. Элементы с химическим срод­ством к углероду меньшим, чем у железа (Со, Б!, N1) не обра­зуют в стали своих карбидов и практически не участвуют
...
концентраций должно существовать и для углерода, т. е. кар­биду каждого легирующего элемента соответствует определенная концентрация углерода в феррите. Одновременно содержание углерода в феррите понижается с повышением его термодинами­ческой активности в растворе под влиянием находящихся в рас­творе легирующих элементов.
...
Такое соответствие позволяет считать, что чем больше хими­ческое сродство к углероду легирующего элемента отличается от химического сродства железа, тем больше этот элемент будет влиять на термодинамическую активность растворенного угле­рода. Легирующие элементы с повышающимся сродством к угле­роду в ряду, начиная от железа, должны в соответствующем порядке (Мп, Сг, Мо, V и др.) уменьшать термодинамическую активность углерода в феррите, а легирующие элементы с пони­жающимся сродством к углероду — повышать термодинамическую активность углерода в феррите.
...
Количество карбидообразующего элемента, растворяющегося в феррите, зависит от содержания в стали углерода. Так, при леги­ровании безуглеродистого феррита даже самые активные карбидо-образователи (V, МЬ, Т1) будут полностью растворяться в феррите до величин, соответствующих пределу растворимости. При не­большом количестве углерода в стали и очень большом количестве карбидообразующего элемента, произойдет процесс карбидообра-зования за счет имеющегося в стали углерода, а остальная часть легирующего элемента перейдет в раствор. Если же наоборот, карбидообразователя, например ванадия будет очень мало, а угле­рода много, то часть его свяжется в карбид ванадия, а остальная часть — в карбид железа — цементит.
...
Таким образом, для каждого карбидообразующего элемента существует определенная величина отношения его содержания в стали к содержанию в стали углерода (Ме/С), при которой все количество углерода, имеющегося в стали, и все количество ле­гирующих элементов оказываются связанными в виде карбида этого элемента. При отношении Ме/С меньше критической ве­личины & избыток углерода будет образовывать цементит, при Ме/С > к
...
При увеличении относительной степени легирования в до-критической области основные изменения происходят в карбид­ной фазе — увеличивается количество специального карбида данного легирующего элемента (или осуществляется переход от карбида железа к карбиду легирующего элемента). Изменяется морфология карбидной фазы — измельчаются карбидные выде­ления, поскольку при данной температуре ниже Аг
...
концентраций должно существовать и для углерода, т. е. кар­биду каждого легирующего элемента соответствует определенная концентрация углерода в феррите. Одновременно содержание углерода в феррите понижается с повышением его термодинами­ческой активности в растворе под влиянием находящихся в рас­творе легирующих элементов.
...
Такое соответствие позволяет считать, что чем больше хими­ческое сродство к углероду легирующего элемента отличается от химического сродства железа, тем больше этот элемент будет влиять на термодинамическую активность растворенного угле­рода. Легирующие элементы с повышающимся сродством к угле­роду в ряду, начиная от железа, должны в соответствующем порядке (Мп, Сг, Мо, V и др.) уменьшать термодинамическую активность углерода в феррите, а легирующие элементы с пони­жающимся сродством к углероду — повышать термодинамическую активность углерода в феррите.
...
Количество карбидообразующего элемента, растворяющегося в феррите, зависит от содержания в стали углерода. Так, при леги­ровании безуглеродистого феррита даже самые активные карбидо-образователи (V, МЬ, Т1) будут полностью растворяться в феррите до величин, соответствующих пределу растворимости. При не­большом количестве углерода в стали и очень большом количестве карбидообразующего элемента, произойдет процесс карбидообра-зования за счет имеющегося в стали углерода, а остальная часть легирующего элемента перейдет в раствор. Если же наоборот, карбидообразователя, например ванадия будет очень мало, а угле­рода много, то часть его свяжется в карбид ванадия, а остальная часть — в карбид железа — цементит.
...
Таким образом, для каждого карбидообразующего элемента существует определенная величина отношения его содержания в стали к содержанию в стали углерода (Ме/С), при которой все количество углерода, имеющегося в стали, и все количество ле­гирующих элементов оказываются связанными в виде карбида этого элемента. При отношении Ме/С меньше критической ве­личины & избыток углерода будет образовывать цементит, при Ме/С > к
...
Рис. 78. Влияние относительной степени легирования стали Ме/С на содержание легирующих элементов в феррите (а) [35, 36] и содержание углерода в феррите при 700° С (б)
...
При увеличении отношения Ме/С выше критических значений все количество вводимого в сталь элемента растворяется в фер­рите (рис. 78, а),
...
Влияние легирующих элементов на процессы превращений, протекающие при нагреве сталей, связано с изменением темпера­туры растворения карбидов, скорости диффузии углерода и ле­гирующих элементов в феррите, склонности к росту зерна, поло­жения критических температур и содержания углерода в эвтек-тоиде. Особое значение все эти факторы приобретают при увели­чении скорости нагрева стали.
...
Карбиды легирующих элементов имеют более высокую тем­пературу растворения, чем карбид железа. Как правило, темпера­тура растворения тем выше, чем больше степень химического сродства легирующего элемента к углероду и чем выше энергия связи в данном карбиде. Поэтому карбидообразующие элементы по влиянию на повышение температуры растворения карбидов составляют ряд: Мп, Сг, Д¥, V, N1), ТГ У последних четырех эле­ментов температуры растворения карбидов могут быть близкими. Для быстропротекающего нагрева при сварке имеет значение не только температура растворения карбидов, но и их количество и степень коагуляции, поскольку в этом случае приобретает зна­чение время перехода карбидов в раствор, которое будет увеличи-
...
Количество карбидной фазы в стали с данным содержанием углерода увеличивается с ростом отношения Ме/С до критической величины. Поэтому, чем ближе отношение Ме/С к критическому, тем с увеличением скорости нагрева при большем перегреве за­канчивается растворение карбидов данного легирующего эле­мента. Величина этого перегрева также увеличивается с повыше­нием температуры растворения карбидов. Количество карбидов легирующих элементов растет с увеличением содержания углерода в стали при сохранении отношения Ме/С.
...
Большинство легирующих элементов повышает равновесную температуру эвтектоидного превращения при нагреве. Наиболее сильно повышается температура Асх
...
Гомогенизация аустенита, образующегося при превращении перлита, определяется диффузией углерода и легирующих эле­ментов в у-растворе. Большое значение имеет гомогенизация по углероду, хотя гомогенизацию по легирующим элементам тоже необходимо учитывать. Скорость диффузии углерода в 7-
...
Рассматривая гомогенизацию аустенита по содержанию леги­рующих элементов, прежде всего следует отметить, что этот про­цесс идет значительно медленнее, чем гомогенизация по углероду.
...
Количество карбидной фазы в стали с данным содержанием углерода увеличивается с ростом отношения Ме/С до критической величины. Поэтому, чем ближе отношение Ме/С к критическому, тем с увеличением скорости нагрева при большем перегреве за­канчивается растворение карбидов данного легирующего эле­мента. Величина этого перегрева также увеличивается с повыше­нием температуры растворения карбидов. Количество карбидов легирующих элементов растет с увеличением содержания углерода в стали при сохранении отношения Ме/С.
...
Большинство легирующих элементов повышает равновесную температуру эвтектоидного превращения при нагреве. Наиболее сильно повышается температура Асх
...
Рис. 79. Блияние скорости нагрева зон теплового влия­ния при сварке разных ста­лей на температуру превра­щения перлита в аустенит (сплошные линии) и темпе­ратуру начала интенсивного роста зерна (штриховые ли­нии) [66]
...
Поэтому для гомогенизации аустенита по легирующим элементам при быстропротекающем сварочном нагреве нужен существенно больший перегрев, чем для гомогенизации по углероду. Этим, мо­жет быть, объясняется замеченное М. X. Шоршоровым с сотруд­никами явление сохранения некоторого разброса в микротвер­дости даже в участках зон теплового влияния с наиболее высокой температурой, непосредственно примыкающих к шву. С процес­сом активного роста зерна при нагреве до высокой температуры также приходится считаться, рассматривая влияние легирующих элементов.
...
Практически все легирующие элементы, кроме марганца, понижают способность к росту зерна в стали при нагреве. Мар­ганец увеличивает склонность к росту зерна при нагреве, никель и кремний мало влияют на эту характеристику стали. Карбидо-образующие элементы, особенно дающие труднорастворимые кар­биды, препятствуют росту зерна. Такое влияние легирующих эле­ментов приводит к тому, что у разных сталей в зоне максимальных температур величина выросшего зерна оказывается разной. На рис. 79, по данным М. X. Шоршорова и В. В. Белова, приведено влияние скорости нагрева при сварке на температуру превраще­ния перлита в аустенит (сплошные линии) и температуру начала интенсивного роста зерна (штриховые линии) для разных свари­ваемых сталей. Эти сведения могут в определенной степени ил­люстрировать сказанное ранее о влиянии легирующих элементов на протекание процессов в зонах теплового влияния у разных сталей.
...
Рис. 79. Блияние скорости нагрева зон теплового влия­ния при сварке разных ста­лей на температуру превра­щения перлита в аустенит (сплошные линии) и темпе­ратуру начала интенсивного роста зерна (штриховые ли­нии) [66]
...
Поэтому для гомогенизации аустенита по легирующим элементам при быстропротекающем сварочном нагреве нужен существенно больший перегрев, чем для гомогенизации по углероду. Этим, мо­жет быть, объясняется замеченное М. X. Шоршоровым с сотруд­никами явление сохранения некоторого разброса в микротвер­дости даже в участках зон теплового влияния с наиболее высокой температурой, непосредственно примыкающих к шву. С процес­сом активного роста зерна при нагреве до высокой температуры также приходится считаться, рассматривая влияние легирующих элементов.
...
Практически все легирующие элементы, кроме марганца, понижают способность к росту зерна в стали при нагреве. Мар­ганец увеличивает склонность к росту зерна при нагреве, никель и кремний мало влияют на эту характеристику стали. Карбидо-образующие элементы, особенно дающие труднорастворимые кар­биды, препятствуют росту зерна. Такое влияние легирующих эле­ментов приводит к тому, что у разных сталей в зоне максимальных температур величина выросшего зерна оказывается разной. На рис. 79, по данным М. X. Шоршорова и В. В. Белова, приведено влияние скорости нагрева при сварке на температуру превраще­ния перлита в аустенит (сплошные линии) и температуру начала интенсивного роста зерна (штриховые линии) для разных свари­ваемых сталей. Эти сведения могут в определенной степени ил­люстрировать сказанное ранее о влиянии легирующих элементов на протекание процессов в зонах теплового влияния у разных сталей.
...
по составу аустенита, образовавшегося в условиях быстрого нагрева при сварке в зонах, нагретых в интервале Ах
...
При сварке легированных сталей в термически улучшенном состоянии заметно отличается от нелегированных сталей и со­стояние зон, нагревающихся ниже температуры Ах.
...
В условиях изотермического превращения аустенита влияние легирующих элементов сводится главным образом к увеличению инкубационного периода до начала распада аустенита при образо­вании различных продуктов превращения. Соответственно воз­растает и время конца превращения. На диаграмме изотермиче­ского, превращения аустенита это выражается в сдвиге вправо от вертикальной оси С-образной кривой.
...
В условиях непрерывного охлаждения увеличение инкубацион­ного периода приводит к уменьшению критической скорости ох­лаждения при закалке. В некоторых высоколегированных сталях критическая скорость охлаждения уменьшается настолько, что даже медленное охлаждение не позволяет получить распада аусте­нита на ферритно-перлитную смесь или бейнит, и аустенит пере­охлаждается без распада до температур мартенситного превра­щения или даже до комнатной температуры, что характерно для мартенситных и аустенитных сталей.
...
Так как все основные легирующие элементы, вводимые в~кон-струкциониые стали, снижают температуры начала и конца мар­тенситного превращения, это способствует увеличению в сталях после охлаждения количества остаточного аустенита. Судить о влиянии легирующих элементов на изменение температуры мартенситного превращения и количество остаточного аустенита можно по схематизированным графикам А. П. Гуляева (рис. 80). Легирующие элементы влияют и на положение критических то­чек при охлаждении, увеличивая несколько интервал между температурами Асх
...
сварных соединений легированных сталей. С одной стороны, увеличение степени негомогенности аустенита, образующегося при сварочном нагреве за счет повышения стойкости карбидов легирующих элементов, и уменьшение скоростей диффузии должно приводить к понижению устойчивости аустенита и увеличению его склонности к распаду при более высокой температуре с обра­зованием более стабильных структур. С другой стороны, повыше­ние устойчивости аустенита в тех зонах, где легирующие эле­менты растворились, обусловливает возможность переохлажде­ния аустенита до более низких температур, чем в нелегированных сталях с образованием менее равновесных структур. Такая двой­ственность во влиянии легирующих элементов на процессы, протекающие в зонах теплового влияния при сварке, приводит к тому, что легирование сталей часто увеличивает степень не­однородности свойств в зонах теплового влияния сварных соеди­нений.
...
Кроме приведенных факторов на гомогенность аустенита в раз­ных температурных зонах сварного соединения и характер про­дуктов распада по завершении охлаждения после сварки будут влиять и другие. Это — общий уровень содержания углерода в стали, характер и количество легирующих элементов, состоя­ние карбидной фазы в стали перед сваркой, скорость нагрева и охлаждения при сварке.
...
Увеличение содержания углерода в стали приводит к увеличе­нию количества карбидов в ней, но одновременно снижает тем­пературу Ас3.
...
Рис. 81. Характер влияния содержания углерода в доэвтектоидной нелегиро­ванной (/) и легированной (2) стали на минимальную температуру гомогени­зации аустенита при быстропротекаю-щем нагреве
...
Рис. 82. Влияние относительной степе­ни легирования стали хромом, молибде­ном, вольфрамом и другими карбидооб-разующими элементами на однород­ность свойств в зоне теплового влияния участков, нагретых выше температу­ры Асг
...
углерода при быстропротекающем нагреве минимальная тем­пература нагрева для получения гомогенного аустенита сначала будет повышаться, а по мере приближения к эвтектоидной кон­центрации— несколько снижаться (рис. 81, 1).
...
Существенным должно быть влияние содержания в стали ле* гирующих элементов при данном содержании углерода. При этом должны сказываться повышение степени устойчивости против растворения карбидов разными легирующими элементами и рас­пределение легирующего элемента между карбидами и раствором в свариваемой стали. Последнее важно в связи с тем, что легирую­щий элемент, находящийся в растворе до нагрева, не требует ■ условий для гомогенизации по его содержанию в аустените при нагреве. При охлаждении эта часть легирующего элемента, равно­мерно распределенная в аустените, будет оказывать соответствую­щее влияние на его устойчивость и распад при охлаждении.
...
Поэтому в сталях, легированных марганцем, продукты распада аустенита могут быть более однородными, чем даже в углероди­стой стали, особенно если в стали содержится мало углерода и температурная область распада аустенита сильно зависит от содержания в стали легирующего элемента. Для сталей, легиро­ванных другими карбидообразующими элементами, повышение однородности продуктов распада будет обеспечиваться при отно­сительной степени легирования стали сверх критического (/г) отношения Ме/С (см. гл. VII), когда увеличивается количество легирующего элемента в растворе (рис. 82). Рассмотренное выше
...
Рис. 83. Разброс микротвердости в зонах те­плового влиянии сталей при ручной дуговой сварке труб диаметром 168 мм с толщиной стенки 12 мм (стали 12ХШФ и 20) и пластин толщиной 10 мм (сталь 45)
...
иллюстрируется в определенной мере данными рис. 83. Увеличе­ние степени перегрева или умень­шение скорости нагрева сужает интервал разброса свойств в рас­сматриваемом участке зоны тепло­вого влияния, нагретого свыше Ас3.
...
Влияние переходного струк­турного состояния стали перед сваркой связано с ролью разного размера карбидных частиц и их скоростью растворения. Поэ­тому наибольшая негомогенность свойств в зонах теплового влия­ния имеет место при сильно диф­ференцированной исходной струк­туре с крупными карбидами и наименьшая — при сварке ста­лей, подвергавшихся предварительно закалке и отпуску.
...
Условия сварки — это технологический фактор влияния на свойства различных зон сварного соединения. Методы сварки, связанные с медленным нагревом и медленным охлаждением (электрошлаковая сварка металла больших толщин), обеспечи­вают наиболее однородные по строению и свойствам зоны тепло­вого влияния. Наоборот, ручная дуговая сварка, связанная с большими скоростями нагрева и охлаждения, создает большую неоднородность. Промежуточное влияние оказывает автоматиче­ская сварка под флюсом, обеспечивающая обычно быстрый на­грев, но более медленное 'охлаждение, чем при ручной дуговой сварке.
...
Свариваемость сталей — это собирательное понятие. Обоб­щенно под свариваемостью понимают возможность получения на данной стали сварного соединения с высокими свойствами, не уступающими свойствам основного свариваемого металла и вы­сокого качества — отсутствия различного рода сварочных дефек­тов (пор, трещин, шлаковин и др.). Чем лучше свариваемость ста­ли,'тем шире технологический диапазон разных видов сварки этой стали и тем проще сам процесс. Плохо свариваемая сталь тоже может быть сварена, однако для этого должны быть приняты спе-
...
Рис. 83. Разброс микротвердости в зонах те­плового влиянии сталей при ручной дуговой сварке труб диаметром 168 мм с толщиной стенки 12 мм (стали 12ХШФ и 20) и пластин толщиной 10 мм (сталь 45)
...
иллюстрируется в определенной мере данными рис. 83. Увеличе­ние степени перегрева или умень­шение скорости нагрева сужает интервал разброса свойств в рас­сматриваемом участке зоны тепло­вого влияния, нагретого свыше Ас3.
...
Влияние переходного струк­турного состояния стали перед сваркой связано с ролью разного размера карбидных частиц и их скоростью растворения. Поэ­тому наибольшая негомогенность свойств в зонах теплового влия­ния имеет место при сильно диф­ференцированной исходной струк­туре с крупными карбидами и наименьшая — при сварке ста­лей, подвергавшихся предварительно закалке и отпуску.
...
Ухудшение свариваемости стали вызывает образование горя­чих трещин пр*и сварке, холодных трещин в сварных соединениях, сильный рост зерна в околошовной зоне, с образованием в зоне теплового влияния мартенсита или бейнита полностью или ча­стично с высокой хрупкостью, значительно превышающей хруп­кость свариваемой стали, образование, разупрочненных участков в зоне теплового влияния, возникновение в зоне нагрева участков, склонных к дисперсионному упрочнению, либо сразу после сварки, либо со временем, возникновение высоких остаточных напряже­ний и деформаций.
...
Возможность получения качественного сварного соединения с надлежащими свойствами зависит не только от состава сваривае­мой стали, но и от технологии и условий сварки, толщины свари­ваемого металла, конструкции объекта и др. Даже трудно свари­ваемая сталь, склонная к образованию закалочных структур и холодных трещин при сварке, может быть с успехом сварена с по­лучением сварного соединения, удовлетворяющего всем требова­ниям, если обеспечить при сварке необходимую скорость нагрева и главное замедленное охлаждение или (и) провести термообра­ботку сварного соединения сразу после сварки. Некоторые стали (например, высокохромистые ферритные) очень плохо свариваются дуговой сваркой, но хорошо свариваются контактной сваркой. Поэтому рассматривать влияние легирующих элементов на сва­риваемость сталей необходимо применительно к одному виду сварки — например, дуговой сварке ручной или автоматической с плавящимся электродом и одинаковыми прочими условиями.
...
Углерод и все основные легирующие элементы отрицательно ^ влияют на свариваемость» Однако пределы содержания различных легирующих элементов в стали, с которых начинается активное ухудшение свариваемости для разных элементов, различны. Кроме того, эти пределы зависят и от уровня легирования стали другими элементами. Лучше всего сваривается сталь с низким содержанием углерода. Повышение содержания углерода в неле­гированной стали до 0,15% С несколько улучшает свариваемость за счет того, что при этом ограничивается рост зерна феррита В нелегированной и низколегированной стали содержание угле­рода до 0,25% несущественно ухудшает свариваемость. Заметное ухудшение свариваемости наступает при повышении содержания углерода сверх 0,3%. Особенно плохо свариваются стали с со­держанием 0,5% С и более. Для сварки таких сталей нужны спе­циальные технологические меры, обеспечивающие получение ка­чественного сварного соединения.
...
Отрицательное влияние углерода на свариваемость связано с повышением склонности стали к образованию горячих и холод­ных трещин, с повышением хрупкости металла в зонах теплового влияния (элементы неравновесных структур). Повышение содер-
...
Ухудшение свариваемости стали вызывает образование горя­чих трещин пр*и сварке, холодных трещин в сварных соединениях, сильный рост зерна в околошовной зоне, с образованием в зоне теплового влияния мартенсита или бейнита полностью или ча­стично с высокой хрупкостью, значительно превышающей хруп­кость свариваемой стали, образование, разупрочненных участков в зоне теплового влияния, возникновение в зоне нагрева участков, склонных к дисперсионному упрочнению, либо сразу после сварки, либо со временем, возникновение высоких остаточных напряже­ний и деформаций.
...
Возможность получения качественного сварного соединения с надлежащими свойствами зависит не только от состава сваривае­мой стали, но и от технологии и условий сварки, толщины свари­ваемого металла, конструкции объекта и др. Даже трудно свари­ваемая сталь, склонная к образованию закалочных структур и холодных трещин при сварке, может быть с успехом сварена с по­лучением сварного соединения, удовлетворяющего всем требова­ниям, если обеспечить при сварке необходимую скорость нагрева и главное замедленное охлаждение или (и) провести термообра­ботку сварного соединения сразу после сварки. Некоторые стали (например, высокохромистые ферритные) очень плохо свариваются дуговой сваркой, но хорошо свариваются контактной сваркой. Поэтому рассматривать влияние легирующих элементов на сва­риваемость сталей необходимо применительно к одному виду сварки — например, дуговой сварке ручной или автоматической с плавящимся электродом и одинаковыми прочими условиями.
...
Углерод и все основные легирующие элементы отрицательно ^ влияют на свариваемость» Однако пределы содержания различных легирующих элементов в стали, с которых начинается активное ухудшение свариваемости для разных элементов, различны. Кроме того, эти пределы зависят и от уровня легирования стали другими элементами. Лучше всего сваривается сталь с низким содержанием углерода. Повышение содержания углерода в неле­гированной стали до 0,15% С несколько улучшает свариваемость за счет того, что при этом ограничивается рост зерна феррита В нелегированной и низколегированной стали содержание угле­рода до 0,25% несущественно ухудшает свариваемость. Заметное ухудшение свариваемости наступает при повышении содержания углерода сверх 0,3%. Особенно плохо свариваются стали с со­держанием 0,5% С и более. Для сварки таких сталей нужны спе­циальные технологические меры, обеспечивающие получение ка­чественного сварного соединения.
...
Отрицательное влияние углерода на свариваемость связано с повышением склонности стали к образованию горячих и холод­ных трещин, с повышением хрупкости металла в зонах теплового влияния (элементы неравновесных структур). Повышение содер-
...
Влияние легирующих элементов на свариваемость может быть различным в низколегированных и высоколегированных сталях. Низколегированные стали с небольшим содержанием углерода (0,15—0,25%) составляют основную массу сталей для сварных конструкций и изделий, поэтому влияние легирующих элементов на свариваемость лучше всего рассмотреть для них. Уг Кремний, вводимый в низколегированные стали в количествах до 1,7%, особо вредного влияния на свариваемость не оказывает. Некоторое отрицательное влияние кремния может быть связано с тем, что он упрочняет феррит и способствует неоднородности в распределении углерода. Поэтому в зонах теплового влияния сталей с кремнием более заметно влияние увеличения скорости нагрева на повышение степени неоднородности аустенита и не.-однородность свойств после охлаждения. Кроме того, кремний образует устойчивые окисные пленки, что может отрицательно повлиять на свариваемость. ( у^Влияние марганца на свариваемость связано с содержанием углерода в стали — чем выше содержание углерода в стали, тем отрицательнее влияние марганца на свариваемость. При содер­жании в сталях 0,1% С хорошей можно признать свариваемость сталей, содержащих до 2,5% Мп. При более высоком содержании углерода (0,25%) хорошую свариваемость сохраняют стали при меньшем содержании марганца (1,7—1,8%). уВлияние марганца на свариваемость связано главным образом с повышением склон-юности к появлению элементов закалочных структур в зоне тепло-Лвого влияния, повышением хрупкости в этих участках и вероят­ностью появления холодных трещин. Увеличение склонности к образованию структур закалки увеличивает также эффект из­менения объема в зоне теплового влияния после сварки.?
...
Влияние хрома на свариваемость также связано с содержанием в стали углерода. В стали с 0,1—0,12% С содержание до 3%
...
Влияние хрома на ухудшение свариваемости связано с не­сколькими факторами. Хром, как и марганец, повышает склон- . ность к закаливаемости стали в зоне теплового влияния сварки, ■ но в несколько меньшей степени| Карбиды, содержащие хром, более трудно растворимы, чем Ре3С или (Ие, Мп)3С, и поэтому при сварочном нагреве аустенит в зоне теплового влияния (ЗТВ) сбудет менее однородным, чем в нелегированной или марганцови­стой стали. ..При высоком содержании хрома сильно возрастает неоднородность свойств в ЗТВ, появляются участки с низко­температурным мартенситом и повышается склонность к образо-
...
Влияние легирующих элементов на свариваемость может быть различным в низколегированных и высоколегированных сталях. Низколегированные стали с небольшим содержанием углерода (0,15—0,25%) составляют основную массу сталей для сварных конструкций и изделий, поэтому влияние легирующих элементов на свариваемость лучше всего рассмотреть для них. Уг Кремний, вводимый в низколегированные стали в количествах до 1,7%, особо вредного влияния на свариваемость не оказывает. Некоторое отрицательное влияние кремния может быть связано с тем, что он упрочняет феррит и способствует неоднородности в распределении углерода. Поэтому в зонах теплового влияния сталей с кремнием более заметно влияние увеличения скорости нагрева на повышение степени неоднородности аустенита и не.-однородность свойств после охлаждения. Кроме того, кремний образует устойчивые окисные пленки, что может отрицательно повлиять на свариваемость. ( у^Влияние марганца на свариваемость связано с содержанием углерода в стали — чем выше содержание углерода в стали, тем отрицательнее влияние марганца на свариваемость. При содер­жании в сталях 0,1% С хорошей можно признать свариваемость сталей, содержащих до 2,5% Мп. При более высоком содержании углерода (0,25%) хорошую свариваемость сохраняют стали при меньшем содержании марганца (1,7—1,8%). уВлияние марганца на свариваемость связано главным образом с повышением склон-юности к появлению элементов закалочных структур в зоне тепло-Лвого влияния, повышением хрупкости в этих участках и вероят­ностью появления холодных трещин. Увеличение склонности к образованию структур закалки увеличивает также эффект из­менения объема в зоне теплового влияния после сварки.?
...
Влияние хрома на свариваемость также связано с содержанием в стали углерода. В стали с 0,1—0,12% С содержание до 3%
...
Влияние хрома на ухудшение свариваемости связано с не­сколькими факторами. Хром, как и марганец, повышает склон- . ность к закаливаемости стали в зоне теплового влияния сварки, ■ но в несколько меньшей степени| Карбиды, содержащие хром, более трудно растворимы, чем Ре3С или (Ие, Мп)3С, и поэтому при сварочном нагреве аустенит в зоне теплового влияния (ЗТВ) сбудет менее однородным, чем в нелегированной или марганцови­стой стали. ..При высоком содержании хрома сильно возрастает неоднородность свойств в ЗТВ, появляются участки с низко­температурным мартенситом и повышается склонность к образо-
...
ванию холодных трещин. Увеличивается объемный эффект пре­вращения аустенита и снижается теплопроводность стали. И то и другое приводит к повышению уровня остаточных напряжений в сварном соединении.;
...
Никель при содержании до 1 % в стали, содержащей до 0,2% С, существенно свариваемость не ухудшает. При повышении со­держания никеля свариваемость ухудшается, но до 1,5% № остается удовлетворительной. При более высоком содержании никеля либо должно быть снижено содержание углерода в стали либо приняты специальные технологические меры для обеспече­ния надлежащего качества сварных соединений. Отрицательное влияние никеля на свариваемость связано с повышением устойчи­вости аустенита и увеличением в продуктах его распада в ЗТВ после сварки мартенсита и бейнита. Кроме того, никель увеличи­вает растворимость в стали водорода и благоприятствует тем са­мым повышению склонности к холодным трещинам при сварке.
...
Плохо влияют на свариваемость элементы, дающие в стали устойчивые карбиды. Молибден и вольфрам без значительного ухудшения свариваемости вводят в низкоуглеродистую сталь в количествах до 0,5%. Ванадий и ниобий ухудшают сваривае­мость при содержании более 0,2%. По-видимому, влияние актив­ных карбидообразователей на свариваемость низколегированных, низкоуглеродистых сталей связано с трудностями растворения устойчивых карбидов при нагреве, трудностями гомогенизации аустенита и вследствие этого с образованием в ЗТВ участков с хруп­кими неравновесными структурами. Труднорастворимые кар­биды ванадия, ниобия и титана влияют также на процесс кристал­лизации сварочной ванны.
...
Схематически влияние легирующих элементов в низкоуглеро­дистой низколегированной стали на условный показатель свари­ваемости представлено на рис. 84. За единицу условно принята свариваемость нелегированной стали с 0,2% С.
...
ванию холодных трещин. Увеличивается объемный эффект пре­вращения аустенита и снижается теплопроводность стали. И то и другое приводит к повышению уровня остаточных напряжений в сварном соединении.;
...
Никель при содержании до 1 % в стали, содержащей до 0,2% С, существенно свариваемость не ухудшает. При повышении со­держания никеля свариваемость ухудшается, но до 1,5% № остается удовлетворительной. При более высоком содержании никеля либо должно быть снижено содержание углерода в стали либо приняты специальные технологические меры для обеспече­ния надлежащего качества сварных соединений. Отрицательное влияние никеля на свариваемость связано с повышением устойчи­вости аустенита и увеличением в продуктах его распада в ЗТВ после сварки мартенсита и бейнита. Кроме того, никель увеличи­вает растворимость в стали водорода и благоприятствует тем са­мым повышению склонности к холодным трещинам при сварке.
...
Плохо влияют на свариваемость элементы, дающие в стали устойчивые карбиды. Молибден и вольфрам без значительного ухудшения свариваемости вводят в низкоуглеродистую сталь в количествах до 0,5%. Ванадий и ниобий ухудшают сваривае­мость при содержании более 0,2%. По-видимому, влияние актив­ных карбидообразователей на свариваемость низколегированных, низкоуглеродистых сталей связано с трудностями растворения устойчивых карбидов при нагреве, трудностями гомогенизации аустенита и вследствие этого с образованием в ЗТВ участков с хруп­кими неравновесными структурами. Труднорастворимые кар­биды ванадия, ниобия и титана влияют также на процесс кристал­лизации сварочной ванны.
...
Схематически влияние легирующих элементов в низкоуглеро­дистой низколегированной стали на условный показатель свари­ваемости представлено на рис. 84. За единицу условно принята свариваемость нелегированной стали с 0,2% С.
...
Символы различных элементов означают содержание данного элемента в процентах. Признаком хорошей свариваемости счи­тается величина Сэ < 0,4. Признавая рациональность такого под­хода к оценке влияния состава стали на свариваемость, в ряде работ уточнены коэффициенты, соответствующие различным ле­гирующим элементам. Однако использование формулы (15) для оценки свариваемости имеет и свои недостатки, связанные с не­доучетом ряда факторов, также влияющих на свариваемость (например, толщина металла, способ и условия сварки и др.).
...
Символы различных элементов означают содержание данного элемента в процентах. Признаком хорошей свариваемости счи­тается величина Сэ < 0,4. Признавая рациональность такого под­хода к оценке влияния состава стали на свариваемость, в ряде работ уточнены коэффициенты, соответствующие различным ле­гирующим элементам. Однако использование формулы (15) для оценки свариваемости имеет и свои недостатки, связанные с не­доучетом ряда факторов, также влияющих на свариваемость (например, толщина металла, способ и условия сварки и др.).
...
Символы различных элементов означают содержание данного элемента в процентах. Признаком хорошей свариваемости счи­тается величина Сэ < 0,4. Признавая рациональность такого под­хода к оценке влияния состава стали на свариваемость, в ряде работ уточнены коэффициенты, соответствующие различным ле­гирующим элементам. Однако использование формулы (15) для оценки свариваемости имеет и свои недостатки, связанные с не­доучетом ряда факторов, также влияющих на свариваемость (например, толщина металла, способ и условия сварки и др.).
...
Символы различных элементов означают содержание данного элемента в процентах. Признаком хорошей свариваемости счи­тается величина Сэ < 0,4. Признавая рациональность такого под­хода к оценке влияния состава стали на свариваемость, в ряде работ уточнены коэффициенты, соответствующие различным ле­гирующим элементам. Однако использование формулы (15) для оценки свариваемости имеет и свои недостатки, связанные с не­доучетом ряда факторов, также влияющих на свариваемость (например, толщина металла, способ и условия сварки и др.).
...
Символы различных элементов означают содержание данного элемента в процентах. Признаком хорошей свариваемости счи­тается величина Сэ < 0,4. Признавая рациональность такого под­хода к оценке влияния состава стали на свариваемость, в ряде работ уточнены коэффициенты, соответствующие различным ле­гирующим элементам. Однако использование формулы (15) для оценки свариваемости имеет и свои недостатки, связанные с не­доучетом ряда факторов, также влияющих на свариваемость (например, толщина металла, способ и условия сварки и др.).
...
Эта группа сталей применяется в самых различных отраслях промышленности и народного хозяйства для изготовления свар­ных изделий и конструкций, работающих в различных условиях — при воздействии статических, циклических, ударных и других видах нагружения, при различных температурах (—100-т-
...
Оценивать свариваемость различных сталей и рассматривать необходимые условия сварки, обеспечивающие получение работо­способного сварного соединения, необходимо на основании сле­дующих положений: 1) получение сварного соединения без ка­ких-либо дефектов, и прежде всего без холодных и горячих тре­щин; 2) получение сварного соединения с микростроением, уров­нем прочности, пластичности и вязкости, обеспечивающими над­лежащую работоспособность при требуемых условиях эксплуата­ции; 3) необходимость принятия специальных технологических мер при сварке (подогрева, регулирования погонной энергии и др.) для выполнения условий 1 и 2; 4) необходимость проведения термообработки после сварки для выполнения условия 2.
...
По температурным условиям эксплуатации сварных конструк­ций и изделий углеродистые низко- и среднелегированные стали можно разбить на три группы: общего назначения, хладостойкие и теплоустойчивые.
...
Низкоуглеродистые и низколегированные стали общего назна­чения применяют для сварных конструкций, работающих в ин­тервале температур —40 -=- +450° С. Это стали обыкновенного качества по ГОСТ 380—71 марок Ст1—Ст5, поставляемых по группам Б и В, стали качественные углеродистые по ГОСТ 1050—74 марок от 10 до 25 и низколегированные по ГОСТ 19282—73. К этой же группе сталей можно отнести неко­торые среднелегированные конструкционные по ГОСТ 4543—71.
...
Стали хладостойкие для работы при температурах ниже —60° С. К этой группе относят стали с 3, 6 и 9% N1 и новые марки низколегированных бесперлитных сталей 06Г2НАБ, 06Г2АЮ и др.
...
Для работ при повышенных температурах до 570° С применяют низколегированные стали, в основном хромо-молибденовые с не­большим дополнительным легированием, чаще всего ванадием. Это стали 12МХ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х5М.
...
Сварка сталей каждой из этих групп имеет свои особенности, связанные с составом свариваемых сталей, их структурным со­стоянием перед сваркой, назначением и условиями работы свар­ные соединений.
...
Условия использования сварных изделий из сталей общего назначения при низких температурах
...
температурах — ниже минус 10° С, когда и свариваемый металл остывает до той же температуры, прилегающие к свариваемым кромкам участки изделия следует подогреть до температуры 100° С.
...
Аналогичны низкоуглероди­стым нелегированным сталям стали низколегированные ма­рок 09Г2 и 09Г2С. Хотя в этих сталях повышенное содержание марганца снижает критическую
...
скорость охлаждения, понижен­ное содержание углерода в них предопределяет практически от­сутствие мартенситного распада.
...
Рис. 85. Количество перлита, мартенсита, остаточного аустенита и твердость стали с 0,14% С, 1,1% Мп и 0,75% Б1 в зависи­мости от погонной энергии [60]:
...
Несколько иначе ведут себя при сварке стали 10Г2С1, 15ХСНД, 17ГС, 14ХГС и им аналогичные, низколегированные, с повышенным содержанием марганца, хромом и другими леги­рующими элементами, при содержании 0,15% С и более. У этих сталей вследствие наличия карбидов с более высокой устойчи­востью, чем цементит, при наличии повышенного количества угле­рода начинает сказываться эффект образования негомогенного аустенита при сварочном нагреве и при охлаждении — образо­вание бейнита, мартенсита и даже остаточного аустенита в отдель­ных участках (рис. 85). Поэтому рассматриваемая группа низко­легированных сталей требует ограничений условий ведения сва­рочного процесса.
...
Быстрый нагрев и быстрое охлаждение при сварке будут способствовать повышению твердости ЗТВ. Сварку таких сталей лучше выполнять либо при повышенных значениях погонной энергии без подогрева, либо с небольшим подогревом, когда при малых погонных энергиях, большой толщине свариваемого металла и низкой его температуре предопределяются большие скорости нагрева и охлаждения. Указанные ограничения по ус­ловиям сварки касаются в основном больших толщин сваривае­мого металла (свыше 25—30 мм), так как при малых толщинах, даже если в ЗТВ образуется мартенсит, количество его настолько невелико, что влияния на свойства практически не оказывает; твердость ЗТВ этих сталей не превышает НВ
...
базе имеющихся в стали азота, углерода, ванадия (а иногда также ниобия или титана) и получении очень мелкого зерна за счет ограничивающих его рост не растворяющихся при нагреве нитридов (алюминия, частично ва­надия и др.), которые также служат центрами кристаллизации во время
...
Рис. 86. Твердость зон теплового влияния при ручной дуговой сварке листов толщиной 10,5 мм сталей 20 (/), 17ГС (2), 15Г2АФ (3) и автоматиче­ской сварке под флюсом (/'—3')
...
Упрочняющая дисперс-. ная карбонитридная или нитридная фаза выделяется и упрочняет феррит в процессе охла­ждения. Таким образом, в сталях рассматриваемого типа наличие дисперсной фазы позволяет повысить прочность, а получение мел­кого зерна (балл 10—12) способствует повышению вязкости и хладостойкости.
...
Условия обеспечения высокой прочности и вязкости требуют сохранения упрочняющей фазы в дисперсном состоянии и со­хранения мелкого зерна. Нагрев металла в ЗТВ при сварке, способный в принципе привести к коагуляции и растворению дисперсной фазы и росту зерна, может изменить, ухудшить, свойства стали в этих участках.
...
Изменение свойств зоны теплового влияния при сварке низко­легированной стали с карбонитридным упрочнением зависит в зна­чительной мере от условий сварки. Однако влияние это противо­речиво. С одной стороны увеличение скорости нагрева и скорости охлаждения (уменьшение погонной энергии) будет приводить к образованию неравновесных структур, повышению твердости и вязкости, с другой — увеличение погонной энергии и соответ­ственно увеличение времени пребывания при высоких темпера­турах будет увеличивать степень коагуляции упрочняющей фазы и повышать степень ее растворения, а также рост зерна. Вслед­ствие этого прочность и вязкость ЗТВ при сварке при повышенных значениях погонной энергии будут снижаться.
...
Хотя эти стали, как и другие низколегированные, практически не склонны к образованию холодных и горячих трещин при сварке, технология их сварки по сравнению со сваркой низколегирован­ных сталей, не содержащих азота и ванадия, из-за указанных обстоятельств сложнее. При малых погонных энергиях сварки или при быстром сосредоточенном нагреве можно избежать раз­упрочнения в связи с тем, что повышенная стойкость против коагуляции и растворения карбонитридов обусловит сохранение дисперсной формы. Сохранится также и мелкое зерно. Поэтому
...
базе имеющихся в стали азота, углерода, ванадия (а иногда также ниобия или титана) и получении очень мелкого зерна за счет ограничивающих его рост не растворяющихся при нагреве нитридов (алюминия, частично ва­надия и др.), которые также служат центрами кристаллизации во время
...
Рис. 86. Твердость зон теплового влияния при ручной дуговой сварке листов толщиной 10,5 мм сталей 20 (/), 17ГС (2), 15Г2АФ (3) и автоматиче­ской сварке под флюсом (/'—3')
...
Упрочняющая дисперс-. ная карбонитридная или нитридная фаза выделяется и упрочняет феррит в процессе охла­ждения. Таким образом, в сталях рассматриваемого типа наличие дисперсной фазы позволяет повысить прочность, а получение мел­кого зерна (балл 10—12) способствует повышению вязкости и хладостойкости.
...
Условия обеспечения высокой прочности и вязкости требуют сохранения упрочняющей фазы в дисперсном состоянии и со­хранения мелкого зерна. Нагрев металла в ЗТВ при сварке, способный в принципе привести к коагуляции и растворению дисперсной фазы и росту зерна, может изменить, ухудшить, свойства стали в этих участках.
...
Изменение свойств зоны теплового влияния при сварке низко­легированной стали с карбонитридным упрочнением зависит в зна­чительной мере от условий сварки. Однако влияние это противо­речиво. С одной стороны увеличение скорости нагрева и скорости охлаждения (уменьшение погонной энергии) будет приводить к образованию неравновесных структур, повышению твердости и вязкости, с другой — увеличение погонной энергии и соответ­ственно увеличение времени пребывания при высоких темпера­турах будет увеличивать степень коагуляции упрочняющей фазы и повышать степень ее растворения, а также рост зерна. Вслед­ствие этого прочность и вязкость ЗТВ при сварке при повышенных значениях погонной энергии будут снижаться.
...
при ручной дуговой сварке несколько повышается твердость зон, где при нагреве был негомогенный аустенит, за счет образования в них неравновесных структур.
...
При автоматической сварке под флюсом, особенно при не­большой скорости сварки, упрочнение в зонах негомогенного аустенита уменьшается (уменьшается степень негомогенности), но начинает сказываться влияние повышенной длительности пре­бывания при высокой температуре на растворении и коагуляции упрочняющей фазы и росте зерна. Поэтому сразу за упрочненным участком находится разупрочненный участок с прочностью ниже, чем у основного металла. В участке повышения твердости и ак­тивного роста зерна снижается вязкость стали. На рис. 86 пред­ставлено изменение твердости ЗТВ сварных соединений сталей 20, 17ГС и 15Г2АФ при ручной дуговой и автоматической сварке под флюсом.
...
Если характер термических циклов различных видов сварки схематически представить графиками (рис. 87), то для сварки сталей с карбонитридным упрочнением и мелким зерном наиболее приемлемой по сумме указанных обстоятельств должна быть газоэлектрическая сварка — достаточно технологичный и произ­водительный процесс, позволяющий обеспечить малое тепловое воздействие на ЗТВ. Несколько хуже, но все же вполне приемлема ручная дуговая сварка. Электрошлаковая сварка должна давать наихудшие результаты.
...
Во всех случаях контактная точечная и шовная сварка тонко­листовых изделий вполне приемлема. Контактную стыковую сварку с оплавлением и без оплавления необходимо рассматри­вать в связи с тем нагревом, который она вызывает в ЗТВ.
...
Стремление к уменьшению веса сварных конструкций и из­делий привело к использованию низколегированных сталей в тер­мически улучшенном состоянии — после закалки и высокого отпуска при температурах 550—670° С. В таком состоянии при­меняют, например, стали 10ХСНД, 17ГС, 16Г2АФ и др. Сварка термически упрочненных сталей осложняется тем, что в ЗТВ,
...
Для уменьшения степени разупрочнения при сварке закален­ных и отпущенных сталей Е. М. Кузмак с сотрудниками реко­мендует после прохождения сварочной дуги подавать на зону сварного соединения охладитель — сжатый воздух, паровоздуш­ную смесь или душевую воду — в зависимости от состава свари­ваемой стали. Такое охлаждение уменьшает продолжительность пребывания металла ЗТВ при высокой температуре. Естественно, что такое охлаждение надо применять с большой осторожностью, с тем чтобы ускоренное охлаждение участков ЗТВ, нагревав­шихся выше температуры А3,
...
Наиболее рациональный путь обеспечения однородных свойств сварного соединения — его термообработка после сварки, ко­торая может не только устранить разупрочнение ЗТВ термически улучшенной стали, но устранить повышенную твердость и хруп­кость упрочненных зон, нагревавшихся при сварке выше темпера­туры А3
...
Условия сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей
...
за счет растворения коагулировавших частиц и выделения их в дисперсной фазе при охлаждении. Одновременно нормализация может полностью восстановить мелкое зерно в ЗТВ. В то же время местная нормализация только участка сварного соедине­ния каким-либо небольшим переносным нагревательным устрой­ством (небольшая съемная муфельная электрическая или газо­вая печь, индукционный нагреватель) нерациональна. При мест­ном нагреве для нормализации участки изделия, примыкающие к нагревательному устройству (вне нагревателя), будут так же, как и металл ЗТВ, нагреваться в интервале температур выше А3
...
Рациональной местной термообработкой зоны сварного соеди­нения является высокий отпуск. Этой операции термообработки могут подвергаться сварные соединения различных сталей с целью, снижения твердости и хрупкости упрочненных участков ЗТВ и снятия или снижения уровня остаточных сварочных напряже­ний. Для сварных соединений термически улучшенных сталей высокий отпуск не может устранить разупрочненную зону, и роль его может свестись только к снижению твердости и хрупкости упрочненных участков и снятию остаточных напряжений. Для сварных соединений сталей с дисперсионным упрочнением высо­кий отпуск не будет эффективной операцией, так как он может привести к разупрочнению всего нагреваемого при отпуске участка изделия за счет коагуляции дисперсных частиц.
...
В табл. 16 приведены некоторые сведения об условиях сварки углеродистых и низколегированных сталей, а на рис. 88 — микро­фотографии характерных структур и твердость ЗТВ.
...
Среднеуглеродистые, низколегированные стали. Помимо низко­углеродистых сталей в сварных конструкциях иногда применяют стали со средним содержанием углерода (0,25—0,45%), как не­легированные (например, марок 25, 30, 40), так и низколегиро­ванные (20 X ГС А, ЗОХГСА, 25ХГМ, 40Х и др. по ГОСТ 4543—71). Эти конструкционные машиностроительные стали применяют, как правило, после закалки с отпуском и реже в нормализован­ном состоянии. Температурная область применения сварных изделий из этих сталей —5 -т-
...
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 охлаждении этих сталей даже на воздухе часть аустенита может переохладиться и пре­терпеть превращение ниже температуры Мн.
...
за счет растворения коагулировавших частиц и выделения их в дисперсной фазе при охлаждении. Одновременно нормализация может полностью восстановить мелкое зерно в ЗТВ. В то же время местная нормализация только участка сварного соедине­ния каким-либо небольшим переносным нагревательным устрой­ством (небольшая съемная муфельная электрическая или газо­вая печь, индукционный нагреватель) нерациональна. При мест­ном нагреве для нормализации участки изделия, примыкающие к нагревательному устройству (вне нагревателя), будут так же, как и металл ЗТВ, нагреваться в интервале температур выше А3
...
В низколегированной среднеуглеродистой стали 34ХМ аусте­нит в ЗТВ полностью превращается в мартенсит, а при автомати­ческой сварке под флюсом превращение аустенита происходит в бейнит — также неравновесную структуру. Даже при электро­шлаковой сварке не исключено частичное превращение аустенита в бейнит. Ручная дуговая сварка и автоматическая сварка под флюсом более легированной среднеуглеродистой стали вызывают полный мартенситный распад аустенита в ЗТВ. В участках ЗТВ с негомогенным аустенитом образование мартенсита в местах, обогащенных углеродом, еще более вероятно.
...
Образование мартенсита в ЗТВ при сварке среднеуглероди­стых, низко- и среднелегированных сталей — это основная при­чина трудности их сварки в связи со склонностью к образованию холодных трещин. Холодные трещины могут возникать сразу после сварки и через некоторое время. Недостатком сварных соединений рассматриваемых сталей является также мартенсит-ное строение ЗТВ, определяющее повышенную хрупкость этих участков, которая может сказаться при их эксплуатации, осо­бенно при работе при пониженных температурах, динамических нагрузках и пр.
...
Во избежание образования холодных трещин при сварке средне­углеродистых сталей, особенно легированных, прежде всего не­обходимо снизить скорость охлаждения сварного соединения после сварки и снизить уровень возникающих сварочных напряжений. Для этого прибегают либо к подогреву свариваемого металла, либо к увеличению погонной энергии при сварке — увеличению сва­рочного тока и снижению скорости сварки. Часто приходится однрвременно использовать подогрев и увеличение погонной энергии, что позволяет уменьшить хрупкость металла ЗТВ.
...
Снижение скорости охлаждения ЗТВ не всегда позволяет предот­вратить превращение аустенита в мартенсит. Но даже если не удается избежать мартенситного превращения, распад аусте­нита в мартенситной зоне переносится в область температур ближе к Мн
...
В некоторых случаях, в основном при сварке сталей с пони­женным содержанием углерода и повышенном легировании (на­пример, сталь 20ХН2), полезно не уменьшать скорость охлажде­ния, а, наоборот, увеличивать ее для получения в ЗТВ наряду с мартенситом значительных количеств остаточного аустенита. Однако использование этой меры требует большой осторожности и предварительной проверки путем сварки пробных изделий. Рацио­нальный метод сварки рассматриваемых сталей — контактная сварка, при которой за счет отсутствия жидкого кристаллизую­щегося металла и прогрева одновременно всего сечения умень­шается уровень сварочных напряжений и опасность появления холодных трещин.
...
Поскольку на образование холодных трещин может повлиять попадающий в металл водород, для сталей рассматриваемого типа при сварке необходимо принимать особые меры предосторож­ности против попадания в зону сварки влаги и окалины. Для этого следует тщательно сушить сварочные материалы и очищать перед сваркой кромки свариваемого изделия. Целесообразны также технологические мероприятия, позволяющие снизить уро­вень напряжений в сварном изделии, термообработка, чаще всего высокий отпуск, позволяющий одновременно привести к распаду мартенсита и к снижению остаточных сварочных напряжений. Термообработка для сварных изделий среднеуглеродистых леги­рованных сталей необходима сразу же после завершения сварки, чтобы свести к минимуму время, за которое может развиться разрушение.
...
Еще в большей мере, чем при сварке низкоуглеродистых сталей . в закаленном и отпущенном состоянии, при сварке термоулучшен-ных среднеуглеродистых сталей происходит разупрочнение ЗТВ. Устранить это разупрочнение может только общая термообра­ботка всего сваренного изделия — закалка и отпуск. Общий или местный отпуск, естественно, не повышают прочности разупроч-ненной зоны.
...
Условия сварки среднеуглеродистых и среднелегированных сталей зависят от многих факторов: состава стали, жесткости конструкции, с которой связан уровень возникающих в сварном соединении напряжений, толщины свариваемого металла, тем­пературы окружающего воздуха и т. п. Поэтому нельзя точно определить и технологические условия их сварки. Стали рассматри­ваемой группы относятся к наиболее трудносвариваемым(табл. 19).
...
Снижение скорости охлаждения ЗТВ не всегда позволяет предот­вратить превращение аустенита в мартенсит. Но даже если не удается избежать мартенситного превращения, распад аусте­нита в мартенситной зоне переносится в область температур ближе к Мн
...
Ориентировочные условия сварки некоторых среднеуглеродистых сталей
...
В связи с приведенными обстоятельствами эти стали имеют очень высокую склонность к образованию горячих и холодных трещин при сварке и сваркой плавлением они практически не свариваются. В то же время некоторые из этих сталей с успехом свариваются контактной сваркой, обеспечивающей меньший уровень свароч­ных напряжений. Неплохо свариваются контактной сваркой высокоуглеродистые нелегированные стали с содержанием при­мерно до 0,9% С и легированные, вплоть до быстрорежущих, со среднеуглеродистыми. Во всех случаях после сварки необхо­дима немедленная термообработка —общая и местная. Поскольку изделиями являются, как правило, режущие инструменты, термо­обработке можно подвергать только рабочую часть с приварен­ной инструментальной пластиной или наконечником (табл. 20, 21).
...
Контактная сварка инструментальных сталей рациональна и практически применима для приварки к державке — крепежной части, изготовленной из углеродистой или низко-, среднелегиро-ванной стали, рабочей — режущей части из дорогой быстрорежу­щей стали. В качестве сталей для державок используют угле­родистые стали типа 45 или при требовании повышенной проч­ности и прокаливаемости — легированную типа 40Х. Для дер­жавок применяют также легированные инструментальные стали, закаливающиеся при охлаждении на воздухе или в масле (X, ХВСГ и др.).
...
Процесс контактной стыковой сварки требует особых условий. Во избежание возникновения высоких временных внутренних напряжений, возникающих при нагреве, участок стыка в свароч­ной машине до сварки должен сначала медленно нагреться (700— 900° С) и лишь после этого должен быть быстро доведен до свароч­ного нагрева и осадки. После осадки и сварки изделие (инструмент сравнительно небольших размеров) должно быть немедленно пере­несено в печь для отжига, чтобы предотвратить закалку быстро­режущей стали и создание высоких местных остаточных напряже­ний с образованием холодных трещин. Температура печи должна соответствовать температуре отжига быстрорежущей стали, но быть не ниже А
...
Отжиг при 830—850° С можно заменить высоким отпуском при 740—760° С в течение 9—10 ч с последующим медленным охлажде­нием до 300—400° С. Твердость сталей после одной из таких обра­боток должна быть не выше HB
...
После общего отжига сварной инструмент подвергают местной термообработке для придания нужных свойств рабочей части из быстрорежущей стали и отдельно державке. Для этого в соляной ванне или индукторе нагревают под закалку быстрорежущую часть инструмента (без сварного шва) и после закалки сразу же подвергают отпуску. Затем таким же путем нагревают под за-
...
В связи с приведенными обстоятельствами эти стали имеют очень высокую склонность к образованию горячих и холодных трещин при сварке и сваркой плавлением они практически не свариваются. В то же время некоторые из этих сталей с успехом свариваются контактной сваркой, обеспечивающей меньший уровень свароч­ных напряжений. Неплохо свариваются контактной сваркой высокоуглеродистые нелегированные стали с содержанием при­мерно до 0,9% С и легированные, вплоть до быстрорежущих, со среднеуглеродистыми. Во всех случаях после сварки необхо­дима немедленная термообработка —общая и местная. Поскольку изделиями являются, как правило, режущие инструменты, термо­обработке можно подвергать только рабочую часть с приварен­ной инструментальной пластиной или наконечником (табл. 20, 21).
...
Контактная сварка инструментальных сталей рациональна и практически применима для приварки к державке — крепежной части, изготовленной из углеродистой или низко-, среднелегиро-ванной стали, рабочей — режущей части из дорогой быстрорежу­щей стали. В качестве сталей для державок используют угле­родистые стали типа 45 или при требовании повышенной проч­ности и прокаливаемости — легированную типа 40Х. Для дер­жавок применяют также легированные инструментальные стали, закаливающиеся при охлаждении на воздухе или в масле (X, ХВСГ и др.).
...
Процесс контактной стыковой сварки требует особых условий. Во избежание возникновения высоких временных внутренних напряжений, возникающих при нагреве, участок стыка в свароч­ной машине до сварки должен сначала медленно нагреться (700— 900° С) и лишь после этого должен быть быстро доведен до свароч­ного нагрева и осадки. После осадки и сварки изделие (инструмент сравнительно небольших размеров) должно быть немедленно пере­несено в печь для отжига, чтобы предотвратить закалку быстро­режущей стали и создание высоких местных остаточных напряже­ний с образованием холодных трещин. Температура печи должна соответствовать температуре отжига быстрорежущей стали, но быть не ниже А
...
Составы некоторых инструментальных свариваемых сталей, %
...
как и в стали, находится в виде цементита, не свариваются из-за очень низкой технологической прочности в процессе сварки. Свариваются чугуны серые и ковкие со структурно-свободным графитом. Сварку чугуна применяют главным образом как ре­монтную операцию для заварки различного рода дефектов литья — раковин, газовых пузырей, недоливов, а также трещин литейного происхождения и возникающих при эксплуатации чугунного изделия. Для этого наиболее удобна и маневренна ручная дуго­вая сварка и реже другие методы сварки. Для чугунов применяют также контактную сварку — пайку с использованием присадоч­ных материалов с меньшей температурой плавления, чем у чугуна.
...
Основные трудности при сварке чугуна связаны с образова­нием в зоне сварки — металле шва и участке оплавления кромок свариваемого изделия твердых и хрупких структурных состав­ляющих — мартенсита и ледебурита. Наряду с этим большая величина усадки чугуна при кристаллизации и остывании обус­ловливает возникновение высоких напряжений. Оба эти обстоя­тельства делают материал очень склонным к образованию тре­щин в сварных швах и околошовной зоне (ОШЗ). Очень важно для сварки чугуна то, что чугунные изделия имеют, как правило, большую массу (станины, корпуса и пр.), и поэтому скорость охлаждения относительно небольшой по размеру зоны сварки оказывается очень высокой, что и предопределяет образование не графита, а ледебурита и превращение аустенита в мартенсит.
...
Основные методы получения бездефектных сварных соедине­ний чугуна — подогрев и повышение температуры свариваемого металла, уменьшение скорости охлаждения и введение в металл шва элементов, способствующих графитизации и препятствую­щих отбелу (кремния, углерода). Эти мероприятия позволяют предотвратить образование ледебурита в металле шва и участке оплавления кромок и мартенсита во всей зоне сварного соедине­ния, в том числе в участках ЗТВ, нагревавшихся выше темпера­туры Ас3.
...
При дуговой или газовой сварке крупные чугунные изделия подогревают до 700° С, создают большую сварочную ванну, применяя толстые чугунные присадочные прутки или электроды и обеспечивают медленное охлаждение со скоростью не более 100° С/ч. При сварке не очень крупных чугунных изделий и ис­пользовании присадочного материала с пониженной склонностью к отбеливанию можно ограничиться подогревом на 300—400° С, но также обеспечивая медленное охлаждение для предотвращения образования мартенсита в зоне сварки.
...
Существуют способы сварки чугуна без подогрева. Эти спо­собы требуют-применения специальных присадочных материалов на базе сплавов, в которых не растворяется углерод (основа — медь, никель). При сварке с такими присадочными материалами 166
...
как и в стали, находится в виде цементита, не свариваются из-за очень низкой технологической прочности в процессе сварки. Свариваются чугуны серые и ковкие со структурно-свободным графитом. Сварку чугуна применяют главным образом как ре­монтную операцию для заварки различного рода дефектов литья — раковин, газовых пузырей, недоливов, а также трещин литейного происхождения и возникающих при эксплуатации чугунного изделия. Для этого наиболее удобна и маневренна ручная дуго­вая сварка и реже другие методы сварки. Для чугунов применяют также контактную сварку — пайку с использованием присадоч­ных материалов с меньшей температурой плавления, чем у чугуна.
...
Основные трудности при сварке чугуна связаны с образова­нием в зоне сварки — металле шва и участке оплавления кромок свариваемого изделия твердых и хрупких структурных состав­ляющих — мартенсита и ледебурита. Наряду с этим большая величина усадки чугуна при кристаллизации и остывании обус­ловливает возникновение высоких напряжений. Оба эти обстоя­тельства делают материал очень склонным к образованию тре­щин в сварных швах и околошовной зоне (ОШЗ). Очень важно для сварки чугуна то, что чугунные изделия имеют, как правило, большую массу (станины, корпуса и пр.), и поэтому скорость охлаждения относительно небольшой по размеру зоны сварки оказывается очень высокой, что и предопределяет образование не графита, а ледебурита и превращение аустенита в мартенсит.
...
Основные методы получения бездефектных сварных соедине­ний чугуна — подогрев и повышение температуры свариваемого металла, уменьшение скорости охлаждения и введение в металл шва элементов, способствующих графитизации и препятствую­щих отбелу (кремния, углерода). Эти мероприятия позволяют предотвратить образование ледебурита в металле шва и участке оплавления кромок и мартенсита во всей зоне сварного соедине­ния, в том числе в участках ЗТВ, нагревавшихся выше темпера­туры Ас3.
...
При дуговой или газовой сварке крупные чугунные изделия подогревают до 700° С, создают большую сварочную ванну, применяя толстые чугунные присадочные прутки или электроды и обеспечивают медленное охлаждение со скоростью не более 100° С/ч. При сварке не очень крупных чугунных изделий и ис­пользовании присадочного материала с пониженной склонностью к отбеливанию можно ограничиться подогревом на 300—400° С, но также обеспечивая медленное охлаждение для предотвращения образования мартенсита в зоне сварки.
...
и медленном охлаждении после сварки в участке оплавления и ЗТВ не происходит образования ледебурита и мартенсита. При контактной сварке чугунных изделий, чаще всего труб, исполь­зуют предварительный подогрев и медленное охлаждение после сварки.
...
Эта группа низко- и среднелегиров'анных сталей предназна­чена для работы при температурах до —196° С. В зависимости от состава и степени легирования нижний предел рабочей тем­пературы может составлять —100, —120, —160 и —196° С. Дол­гое время для этих температурных условий работы применяли только никельсодержащие стали с 3, 6 и 9% N1 и низким содержа­нием углерода или аустенитные хромоникелевые стали (гл. X). В последнее время в нашей стране и за рубежом появились ре­комендации по применению для умеренно низких температур низкоуглеродистых низколегированных сталей с низким содержа­нием никеля до 1,5% и даже безникелевых. Для этих сталей также характерно очень низкое содержание углерода (табл. 22).
...
Все три никелевые стали, особенно две (06Н6 и 06Н9), слож­ные по фазовому и структурному состоянию. Благодаря значи­тельному сужению а-области никелем (рис. 90), особенно в при­сутствии углерода, точка Л3 с повышением содержания никеля значительно понижается. Кроме того, никель сильно снижает критическую скорость охлаждения при закалке. Поэтому стали
...
Состав низко- и среднелегированных хладостойких сталей [6, 14, 30, 31], %
...




    Оcновы сварки судовых конструкций
    Материаловедение
    Російсько-український словник зварювальної термінології. Українсько-російський словник зварювальної термінології.
    Металловедение для сварщиков (сварка сталей)
    Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки
    Иллюстрации к началам курса «Основы материаловедения»
    Необычные свойства обычных металлов

    rss
    Карта