Металловедение для сварщиков (сварка сталей)




Листать книгу
Листать
Страницы: 1 ... 21 ... 63 ... 105 ... 147 ... 189 ... 231 ... 254
168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209


скачать книгу Металловедение для сварщиков (сварка сталей)




с 9% № после охлаждения с темпера­туры у-состояния на воздухе закалива­ются с образованием мартенсита или мартенсита с аустенитом. При нагреве закаленной стали на температуру, близкую к 600° С, частично может произойти обратное превращение а
...
Сталь с 6% N1 при охлаждении на воздухе дает ферритномартенситную структуру, а при более быстром ох­лаждении — мартенсит. После отпуска закаленная сталь имеет высокую хладо-
...
Сведения по сварке никелевых хладостойких сталей
...
что легирование хромом и молибденом в количествах йыше крити­ческого отношения Ме/С (см. гл. VII), а стали эти, как правило, низкоуглеродистые приводит к тому, что значительная доля этих элементов находится в твердом растворе. Такое легирование фер­рита вызывает его упрочнение и затрудняет процессы диффузии и самодиффузии при повышенных температурах, что определяет устойчивость свойств при нагреве. С другой стороны, при легиро­вании хромом и особенно молибденом и ванадием образуются специальные карбиды этих элементов' или комплексные карбиды на основе этих элементов, такие карбиды имеют повышенную устой­чивость против коагуляции при нагреве. Этот фактор также влияет на сохранение свойств низкоуглеродистых хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей при повышенных рабочих температурах до 570° С. (табл. 25).
...
В табл. 26 приведены пределы отношения Ме/С для некоторых теплоустойчивых сталей, соответствующих пределам содержания в стали углерода и карбидообразующих элементов, и свойства этих сталей при повышенных температурах. С увеличением отно­шения Ме/С сверх критического, повышается прочность стали при высоких температурах. Особенно это заметно по показателям кратковременных испытаний. Для длительных испытаний помимо величины отношения имеет значение индивидуальная роль ле­гирующего элемента. Для этой характеристики свойств влияние ванадия на раствор и карбиды более эффективно, чем хрома и даже молибдена.
...
Ошибочно считать, что увеличение отношения Ме/С сверх критического будет непрерывно увеличивать показатели жаро­прочности. По-видимому, влияние отношения Ме/С на кратко­временные свойства при высокой температуре, длительную проч­ность и сопротивление ползучести может быть различным. При длительном воздействии нагрева и напряжений повышение леги­рования феррита сверх определенной величины может оказывать отрицательное влияние в связи с ухудшением пластических свойств и повышением хрупкости. Этот порог перехода от положитель­ного влияния на жаропрочность к отрицательному для кратковре­менных и длительных испытаний может происходить при разной величине закритического отношения Ме/С.
...
Низко- и среднелегированные теплоустойчивые стали, как правило, низкоуглербдистые. Только стали типа 34ХМ имеют среднее содержание углерода: Низкое содержание углерода в ос­новных теплоустойчивых сталях оказывает большое влияние на их свариваемость и создающиеся свойства ЗТВ. В то же время у этих сталей отношение Ме/С является закритическим, и феррит содержит значительное количество легирующих элементов. Это приводит к тому, что при быстропротекающем сварочном нагреве образующийся аустенит может быть негомогенным по содержанию углерода, но он не имеет резкой неоднородности по содержанию легирующих элементов, хотя в местах, где до нагрева были
...
что легирование хромом и молибденом в количествах йыше крити­ческого отношения Ме/С (см. гл. VII), а стали эти, как правило, низкоуглеродистые приводит к тому, что значительная доля этих элементов находится в твердом растворе. Такое легирование фер­рита вызывает его упрочнение и затрудняет процессы диффузии и самодиффузии при повышенных температурах, что определяет устойчивость свойств при нагреве. С другой стороны, при легиро­вании хромом и особенно молибденом и ванадием образуются специальные карбиды этих элементов' или комплексные карбиды на основе этих элементов, такие карбиды имеют повышенную устой­чивость против коагуляции при нагреве. Этот фактор также влияет на сохранение свойств низкоуглеродистых хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей при повышенных рабочих температурах до 570° С. (табл. 25).
...
В табл. 26 приведены пределы отношения Ме/С для некоторых теплоустойчивых сталей, соответствующих пределам содержания в стали углерода и карбидообразующих элементов, и свойства этих сталей при повышенных температурах. С увеличением отно­шения Ме/С сверх критического, повышается прочность стали при высоких температурах. Особенно это заметно по показателям кратковременных испытаний. Для длительных испытаний помимо величины отношения имеет значение индивидуальная роль ле­гирующего элемента. Для этой характеристики свойств влияние ванадия на раствор и карбиды более эффективно, чем хрома и даже молибдена.
...
Ошибочно считать, что увеличение отношения Ме/С сверх критического будет непрерывно увеличивать показатели жаро­прочности. По-видимому, влияние отношения Ме/С на кратко­временные свойства при высокой температуре, длительную проч­ность и сопротивление ползучести может быть различным. При длительном воздействии нагрева и напряжений повышение леги­рования феррита сверх определенной величины может оказывать отрицательное влияние в связи с ухудшением пластических свойств и повышением хрупкости. Этот порог перехода от положитель­ного влияния на жаропрочность к отрицательному для кратковре­менных и длительных испытаний может происходить при разной величине закритического отношения Ме/С.
...
Низко- и среднелегированные теплоустойчивые стали, как правило, низкоуглербдистые. Только стали типа 34ХМ имеют среднее содержание углерода: Низкое содержание углерода в ос­новных теплоустойчивых сталях оказывает большое влияние на их свариваемость и создающиеся свойства ЗТВ. В то же время у этих сталей отношение Ме/С является закритическим, и феррит содержит значительное количество легирующих элементов. Это приводит к тому, что при быстропротекающем сварочном нагреве образующийся аустенит может быть негомогенным по содержанию углерода, но он не имеет резкой неоднородности по содержанию легирующих элементов, хотя в местах, где до нагрева были
...
что легирование хромом и молибденом в количествах йыше крити­ческого отношения Ме/С (см. гл. VII), а стали эти, как правило, низкоуглеродистые приводит к тому, что значительная доля этих элементов находится в твердом растворе. Такое легирование фер­рита вызывает его упрочнение и затрудняет процессы диффузии и самодиффузии при повышенных температурах, что определяет устойчивость свойств при нагреве. С другой стороны, при легиро­вании хромом и особенно молибденом и ванадием образуются специальные карбиды этих элементов' или комплексные карбиды на основе этих элементов, такие карбиды имеют повышенную устой­чивость против коагуляции при нагреве. Этот фактор также влияет на сохранение свойств низкоуглеродистых хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей при повышенных рабочих температурах до 570° С. (табл. 25).
...
В табл. 26 приведены пределы отношения Ме/С для некоторых теплоустойчивых сталей, соответствующих пределам содержания в стали углерода и карбидообразующих элементов, и свойства этих сталей при повышенных температурах. С увеличением отно­шения Ме/С сверх критического, повышается прочность стали при высоких температурах. Особенно это заметно по показателям кратковременных испытаний. Для длительных испытаний помимо величины отношения имеет значение индивидуальная роль ле­гирующего элемента. Для этой характеристики свойств влияние ванадия на раствор и карбиды более эффективно, чем хрома и даже молибдена.
...
Ошибочно считать, что увеличение отношения Ме/С сверх критического будет непрерывно увеличивать показатели жаро­прочности. По-видимому, влияние отношения Ме/С на кратко­временные свойства при высокой температуре, длительную проч­ность и сопротивление ползучести может быть различным. При длительном воздействии нагрева и напряжений повышение леги­рования феррита сверх определенной величины может оказывать отрицательное влияние в связи с ухудшением пластических свойств и повышением хрупкости. Этот порог перехода от положитель­ного влияния на жаропрочность к отрицательному для кратковре­менных и длительных испытаний может происходить при разной величине закритического отношения Ме/С.
...
Состав и свойства низко- и среднелегированных теплоустойчивых сталей
...
Условия сварки основных теплоустойчивых сталей, термообработка сварных соединений и свойства ЗТВ
...
Различная температура превращения и различные продукты распада аустенита определяют склонность теплостойких сталей к образованию холодных трещин при сварке и необходимость при­нятия технологических мер по их предупреждению. Как правило, все эти стали свариваются без ограничения всеми видами сварки. Ограничения связаны с температурой внешнего воздуха, при ко­торой может происходить сварка, необходимостью подогрева и условиями проведения термообработки (табл. 27). На рис. 91 приведены характерные микроструктуры и твердость ЗТВ не­которых теплоустойчивых сталей.
...
Различная температура превращения и различные продукты распада аустенита определяют склонность теплостойких сталей к образованию холодных трещин при сварке и необходимость при­нятия технологических мер по их предупреждению. Как правило, все эти стали свариваются без ограничения всеми видами сварки. Ограничения связаны с температурой внешнего воздуха, при ко­торой может происходить сварка, необходимостью подогрева и условиями проведения термообработки (табл. 27). На рис. 91 приведены характерные микроструктуры и твердость ЗТВ не­которых теплоустойчивых сталей.
...
Различная температура превращения и различные продукты распада аустенита определяют склонность теплостойких сталей к образованию холодных трещин при сварке и необходимость при­нятия технологических мер по их предупреждению. Как правило, все эти стали свариваются без ограничения всеми видами сварки. Ограничения связаны с температурой внешнего воздуха, при ко­торой может происходить сварка, необходимостью подогрева и условиями проведения термообработки (табл. 27). На рис. 91 приведены характерные микроструктуры и твердость ЗТВ не­которых теплоустойчивых сталей.
...
Различная температура превращения и различные продукты распада аустенита определяют склонность теплостойких сталей к образованию холодных трещин при сварке и необходимость при­нятия технологических мер по их предупреждению. Как правило, все эти стали свариваются без ограничения всеми видами сварки. Ограничения связаны с температурой внешнего воздуха, при ко­торой может происходить сварка, необходимостью подогрева и условиями проведения термообработки (табл. 27). На рис. 91 приведены характерные микроструктуры и твердость ЗТВ не­которых теплоустойчивых сталей.
...
Различная температура превращения и различные продукты распада аустенита определяют склонность теплостойких сталей к образованию холодных трещин при сварке и необходимость при­нятия технологических мер по их предупреждению. Как правило, все эти стали свариваются без ограничения всеми видами сварки. Ограничения связаны с температурой внешнего воздуха, при ко­торой может происходить сварка, необходимостью подогрева и условиями проведения термообработки (табл. 27). На рис. 91 приведены характерные микроструктуры и твердость ЗТВ не­которых теплоустойчивых сталей.
...
Хром — основной легирующий элемент, используемый в кор­розионно-стойких и жаропрочных сталях, широко применяется и для легирования жаростойких, окалиностойких сталей.
...
В коррозионно-стойких кислотостойких сталях хром играет двоякую роль. При содержании более 12% Сг резко повышается — смещается в положительную сторону электрохимический потен­циал стали, сталь «облагораживается» и становится более устой­чивой в растворах электролитов. В то же время хром способствует образованию на поверхности металла плотной и достаточно проч­ной окисной пленки, защищающей металл от воздействия кор-розионно-активной среды. Эта же стойкая окисная пленка хрома защищает сталь от окисления при высоких температурах — повышает ее жаростойкость. Таким образом, высокохромистые стали оказываются стойкими против химической и электрохими­ческой коррозии в окислительных средах.
...
Наряду с высокой коррозионной стойкостью стали, содержа­щие около 12% Сг, имеют высокую прочность и жаропрочность, значительно выше, чем у низко- и среднелегированных хромистых и хромомолибденовых сталей. К. А. Ланская считает, что эти свойства высокохромистых сталей определяются фазовым на­клепом при превращении, идущем по мартенситному типу, и наличием дисперсных интерметаллидных фаз при дополнитель­ном легировании стали молибденом, ниобием, ванадием и др.
...
В связи с указанным сочетанием свойств высокохромистые стали находят широкое применение в различных областях народ­ного хозяйства. При высоких механических и антикоррозионных свойствах высокохромистые стали имеют пониженные технологи­ческие свойства, в том числе пониженную свариваемость. Это связано с особенностями фазового состояния высокохромистых сталей и особенностями структурных и фазовых превращений, происходящих при нагреве и охлаждении.
...
Хром относится к легирующим элементам, стабилизирующим в железных сплавах а-фазу и уменьшающим область существо­вания у-фазы (рис. 92). Введение в железохромистые сплавы
...
Хром — основной легирующий элемент, используемый в кор­розионно-стойких и жаропрочных сталях, широко применяется и для легирования жаростойких, окалиностойких сталей.
...
других ферритостабилизирующих элементов (Мо, W, V, Ti, Si и др.) еще больше сужаету-область, вто же время аустенитостабили-зирующие (С, Mn, №, Си) ее расширяют. Углерод, кроме того, приводит к образованию карбидов хрома, обедняя хромом твер­дый раствор.
...
О фазовом и структурном состоянии сплавов железо—хром и высокохромистых сталей с разным количеством хрома и содер­жащих углерод и другие легирующие элементы, можно судить по диаграммам на рис. 92 и 93. На рис. 93 представлена известная структурная диаграмма Шеффлера, уточненная и расширенная последующими исследователями, в которой по вертикальной оси отложено суммарное содержание в стали аустенитообразующих элементов, приведенное к эквивалентному аустенитообразую-щему действию никеля №э. Подсчитывать Ni3 К. А. Ланская на основании анализа имеющихся работ рекомендует по следую­щему выражению:
...
По горизонтальной оси диаграммы отложен эквивалент хрома, характеризующий суммарное влияние на структурное состояние содержания ферритообразующих элементов:
...
нии хрома позволяет получать сочетание коррозионной стойкости и различной степени упрочнения при мартенситной превращении.
...
В связи с наличием полиморфного превращения стали эти термически обрабатываемы. Чем выше в стали содержание угле­рода, тем более высокую прочность можно получить как после закалки, так и после нормализации (рис. 94). Только сталь с со­держанием менее 0,05% С практически не закаливается и яв­ляется ферритной. Твердость стали после нагрева выше Аса
...
Повышение содержания углерода в 13%-ных хромистых ста­лях снижает сопротивление коррозии (рис. 95). Особенно за­метно увеличивается скорость коррозии при повышении содер­жания углерода сверх 0,3%. Объясняется это тем, что при на­личии углерода в стали образуются карбиды хрома при отжиге, в основном Сг23С6. При этом твердый раствор существенно обед­няется хромом, что неблагоприятно изменяет электрохимический потенциал стали и ее коррозионную стойкость. Таким образом, процесс образования карбидов в высокохромистых сталях не­благоприятен для их коррозионной стойкости.
...
Хромистые стали рассматриваемой группы помимо высокой коррозионной стойкости обладают и другими важными свойст­вами — повышенной жаропрочностью и жаростойкостью. Повы­шенная жаропрочность высокохромистых сталей даже без до­полнительного легирования связана с высоким содержанием хрома
...
ё твердом растворе; отношение Сг/С в этих сталях значительно выше кри­тического (см. гл. VIII). Кроме того, при достаточном содержании углерода в таких сталях они закаливаются на мартенсит даже при охлаждении на воздухе. Характерно, что мартенсит-ный распад в этих сталях происходит при довольно низкой температуре (150—250° С), что обусловливает зна­чительное искажение и напряженность структуры с повышенной плотностью дислокаций. В дополнение к этому наличие в такой стали карбида хрома устойчивого и относительно трудно,
...
мартенсита за счет блокирования части­цами карбида имеющихся дислокаций. Такое упрочнение оказывается устойчивым и при высокой температуре в связи с устойчивостью при нагреве высокохроми­стого мартенсита и повышенной устойчивостью против коагуля­ции карбидной фазы.
...
Дополнительное повышение жаропрочности высокохромистых мартенситных сталей достигается введением карбидообразующих — вольфрама, молибдена, ванадия, ниобия. Эти элементы увеличи­вают дисперсность карбидной фазы и устойчивость ее против коа­гуляции и тем самым, увеличивают эффект упрочнения и сохра­нения прочности при нагреве. Кроме того, при наличии этих эле­ментов в стали образуется особая интерметаллидная фаза Fe2 (W, Мо) в высокодисперсной форме. Выделение ее происходит по дефектам кристаллического строения в мартенсите, что соз­дает дополнительное устойчивое при нагреве упрочнение.
...
Наряду с такого рода положительным влиянием на жаропроч­ность Мо, W, V необходимо считаться с тем, что эти элементы ста­билизируют a-фазу, способствуя сужению 7
...
Для повышения устойчивости у-фазы, расширения у-области и уменьшения количества феррита в легированных сталях в них вводят иногда небольшое количество никеля. Это позволяет одно­временно уменьшить критическую скорость охлаждения и снизить температуру мартенситного распада, получая за счет этого не-180
...
Составы высокохромистых коррозионно-стойких и жаропрочных
...
Термическая обработка, свойства и назначение сталей с 10—14% Cr [3, 26)
...
Полуферритная 17%-ная хромистая сталь, содержащая ~0,1% С, может быть превращена в ферритную, если в нее ввести доста­точное количество титана для связывания имеющегося углерода в карбиды. Такое количество титана- отвечает примерно пяти­кратному содержанию углерода.
...
Для повышения прочности 17%-ных хромистых сталей без ощутимой потери пластичности и вязкости их легируют неболь­шими количествами никеля при низком содержании углерода. В таких сталях никель расширяет ^-область и обусловливает появление у
...
Отличительной особенностью ферритных 17%-ных хромистых сталей является их высокая склонность к росту ферритного зерна при нагреве. Поэтому для этих сталей при технологических опе­рациях избегают высоких нагревов, их оптимальная термообра­ботка — отжиг при 760—780° С. Для сталей этого типа ферритно-мартенситных, содержащих никель, нагрев при закалке до 1000— 1050° С. Особенно опасен для высокохромистых 17%-ных сталей нагрев при температурах ~500°Св связи с развитием так называ­емой 475-градусной хрупкости, природа которой еще не вполне ясна.
...
Хромистые ферритные стали практически не пригодны для работы при низких температурах, так как у них пороговая тем­пература перехода в хрупкое состояние лежит, как правило, выше 0° С. При повышенной температуре (100—200° С) ударная вязкость этих сталей высокая (табл. 30). Особенно способствует
...
понижению ударной вязкости рост ферритного зерна при нагреве. Ударная вязкость полуферритных сталей, например, 17%-ных хромистых, содержащих никель, после закалки и отпуска значи­тельно выше, чем у чисто ферритных. В связи с этим ударная вязкость сталей, содержащих титан, делающий сталь чисто фер-ритной, ниже, чем у сталей, не содержащих титана.
...
Дальнейшее повышение сопротивления окислению и коррозии в ряде химических активных сред наблюдается в стали с более высоким содержанием хрома — 25—28%. Эти стали чисто фер-ритные, даже при наличии в них —0,1% С. Такое фазовое состо­яние стали определяет ряд свойств. Прежде всего необходимо иметь в виду низкую вязкость этих сталей. Их температура пере­хода в хрупкое состояние лежит выше комнатной температуры, поэтому при +20° С их ударная вязкость очень невелика и может достигать немногим более 1 кгс-м/см2.
...
Склонность к росту зерна при нагреве и уменьшение в связи с этим вязкости и пластичности после охлаждения требует про­ведения всех операций деформирования при повышенной темпе­ратуре выше порога хладноломкости (выше 100° С). Попытки уменьшить склонность ферритных высокохромистых сталей к росту зерна за счет легирования их церием, кальцием, бором не дали практически значимого эффекта. Некоторое уменьшение склон­ности к росту зерна в сталях с 25—28% Сг достигнуто при легиро­вании стали азотом и никелем за счет образования небольших количеств у-фазы.
...
Высокохромистые стали рассматриваемой группы обнаружи­вают повышенную склонность к 475-градусной хрупкости и меж-кристаллитной коррозии после нагрева до температуры выше 900° С. Эта склонность к коррозии по границам зерен связана с образованием при нагреве карбидов хрома по границам зерен и обеднением в связи с этим пограничных участков зерен хромом. Пониженное содержание хрома на границах зерен приводит к их повышенному поражению коррозией. Определенное значение мо­жет также иметь наличие по границам зерен материалов с отли­чающимися электрохимическими свойствами — карбидов и фер-
...
Составы высокохромистых полуферритных и ферритных сталей, %
...
Термическая обработка, свойства и назначение высокохромистых полуферритных и ферритных сталей
...
отрицательно влияющие на образование холодных трещин при сварке. При охлаждении сталей с температур нагрева полностью или даже частично до аустенитного состояния мартенситный распад происходит в широком интервале скоростей охлаждения, что обусловливает обязательное образование в ЗТВ полностью мартенситной структуры, иногда даже с некоторым количеством аустенита (повышенное содержание углерода, легирование нике­лем) или феррита (стали с низким содержанием углерода, легиро­ванные ферритообразующими элементами).
...
Другая особенность мартенситного превращения, обусловли­вающая повышенную склонность к образованию холодных трещин в ЗТВ, состоит в том, что мартенситный распад происходит при пониженных температурах (—150° С), исключающих протекание процессов самоотпуска. Образующийся в этих условиях мартенсит имеет повышенный уровень микронапряжений, повышенную плот­ность дислокаций, оказывающихся заблокированными, и поэтому имеет повышенную хрупкость.
...
Еще одна особенность сталей мартенситного класса осложняет технологические условия сварки. В связи с тем, что мартенситные и в том числе жаропрочные высокохромистые стали являются термически улучшаемыми и используются после закалки и высо­кого отпуска, участки ЗТВ, нагревавшиеся при сварке до темпе­ратуры, близкой к Аг,
...
На степени разупрочнения при сварке участков ЗТВ терми­чески улучшенных мартенситных сталей сказывается температура отпуска, которому подвергался после закалки свариваемый ме­талл. Поскольку для этих сталей применимы разные отпуски (250—300° С, 600—700° С и 740—760° С) в зависимости от требу­емой твердости, прочности и вязкости, для сварных изделий следует предпочитать наиболее высокоотпущенную сталь, так как в этом случае будет наименее заметным разупрочнение ЗТВ.
...
Для 17% и особенно 25%-ных хромистых полуферритных и ферритных сталей сильно ограничивает возможность и услож­няет технологию сварки быстропротекающий рост ферритного зерна при нагреве в ЗТВ и отсутствие практической возможности каким-либо путем измельчить это зерно после сварки, поскольку ферритные стали не претерпевают перекристаллизации в связи с отсутствием а
...
отрицательно влияющие на образование холодных трещин при сварке. При охлаждении сталей с температур нагрева полностью или даже частично до аустенитного состояния мартенситный распад происходит в широком интервале скоростей охлаждения, что обусловливает обязательное образование в ЗТВ полностью мартенситной структуры, иногда даже с некоторым количеством аустенита (повышенное содержание углерода, легирование нике­лем) или феррита (стали с низким содержанием углерода, легиро­ванные ферритообразующими элементами).
...
Другая особенность мартенситного превращения, обусловли­вающая повышенную склонность к образованию холодных трещин в ЗТВ, состоит в том, что мартенситный распад происходит при пониженных температурах (—150° С), исключающих протекание процессов самоотпуска. Образующийся в этих условиях мартенсит имеет повышенный уровень микронапряжений, повышенную плот­ность дислокаций, оказывающихся заблокированными, и поэтому имеет повышенную хрупкость.
...
Еще одна особенность сталей мартенситного класса осложняет технологические условия сварки. В связи с тем, что мартенситные и в том числе жаропрочные высокохромистые стали являются термически улучшаемыми и используются после закалки и высо­кого отпуска, участки ЗТВ, нагревавшиеся при сварке до темпе­ратуры, близкой к Аг,
...
Повышение хрупкости ЗТВ у высокохромистых сталей может быть связано и с другими явлениями — развитием хрупкости в участках, нагревавшихся до температуры 450—500° С, и вы­делением по границам зерен карбидов. Выделение карбидов хрома по границам зерен в участках ЗТВ, нагревавшихся до темпера­туры 900° С и несколько выше, обусловливает понижение их стойкости против межкристаллитной коррозии. Устранение этого недостатка достигается использованием для сварки высокохро­мистых сталей, легированных титаном или ниобием, которые связывают углерод в стойкие карбиды. При сварке сталей, не содержащих титана или ниобия, устранение склонности сварных соединений к межкристаллитной коррозии достигается термо­обработкой, восстанавливающей стабильное состояние участков границ зерен.
...
ГХотя высокохромистые стали можно сваривать различными способами сварки, общим условием является использование техно­логии с наименее интенсивным тепловым воздействием сварочного источника теплоты на участки ЗТВ. При сварке мартенситных сталей это уменьшает размер мартенситной зоны. При наличии в этих сталях феррита и при сварке полуферритных и ферритных сталей это ограничивает рост зерен феррита и снижает эффект охрупчивания ЗТВ.
...
Низкая теплопроводность хромистых сталей и вредное влияние повышенного градиента температур в ЗТВ — фактор неблаго­приятный. Чтобы уменьшить температурный градиент в ЗТВ, который может быть особенно заметным при сварке с малым тепловложением, хромистые стали перед сваркой, как правило, необходимо подогревать. Температура подогрева хромистых ста­лей перед сваркой должна быть разной для разных сталей. При сварке мартенситных сталей для уменьшения опасности возникно­вения холодных трещин подогрев должен быть высоким (~360° С). Такой подогрев уменьшает скорость охлаждения после сварки, снижает уровень сварочных напряжений и способствует протека­нию мартенситного распада в более благоприятных условиях. Однако этого мероприятия при сварке мартенситных высоко­хромистых сталей может оказаться недостаточно для предотвра­щения образования холодных трещин.
...
Вследствие отмеченных ранее особенностей мартенситного пре­вращения у этих сталей холодные трещины могут возникать сразу же после сварки или даже в процессе охлаждения. Чтобы предот­вратить их появление, охлаждение после сварки следует за­держать на уровне температуры мартенситного превращения — при 100—150° С и выдержать при этой температуре определенное время, определяемое составом стали, прежде всего содержанием в ней углерода и массой (толщиной) сваривавшегося изделия. В этом случае'не только мартенситное превращение протекает в более благоприятных условиях и мартенсит оказывается менее хрупким, но также уменьшается количество остаточного аусте-
...
Повышение хрупкости ЗТВ у высокохромистых сталей может быть связано и с другими явлениями — развитием хрупкости в участках, нагревавшихся до температуры 450—500° С, и вы­делением по границам зерен карбидов. Выделение карбидов хрома по границам зерен в участках ЗТВ, нагревавшихся до темпера­туры 900° С и несколько выше, обусловливает понижение их стойкости против межкристаллитной коррозии. Устранение этого недостатка достигается использованием для сварки высокохро­мистых сталей, легированных титаном или ниобием, которые связывают углерод в стойкие карбиды. При сварке сталей, не содержащих титана или ниобия, устранение склонности сварных соединений к межкристаллитной коррозии достигается термо­обработкой, восстанавливающей стабильное состояние участков границ зерен.
...
ГХотя высокохромистые стали можно сваривать различными способами сварки, общим условием является использование техно­логии с наименее интенсивным тепловым воздействием сварочного источника теплоты на участки ЗТВ. При сварке мартенситных сталей это уменьшает размер мартенситной зоны. При наличии в этих сталях феррита и при сварке полуферритных и ферритных сталей это ограничивает рост зерен феррита и снижает эффект охрупчивания ЗТВ.
...
Низкая теплопроводность хромистых сталей и вредное влияние повышенного градиента температур в ЗТВ — фактор неблаго­приятный. Чтобы уменьшить температурный градиент в ЗТВ, который может быть особенно заметным при сварке с малым тепловложением, хромистые стали перед сваркой, как правило, необходимо подогревать. Температура подогрева хромистых ста­лей перед сваркой должна быть разной для разных сталей. При сварке мартенситных сталей для уменьшения опасности возникно­вения холодных трещин подогрев должен быть высоким (~360° С). Такой подогрев уменьшает скорость охлаждения после сварки, снижает уровень сварочных напряжений и способствует протека­нию мартенситного распада в более благоприятных условиях. Однако этого мероприятия при сварке мартенситных высоко­хромистых сталей может оказаться недостаточно для предотвра­щения образования холодных трещин.
...
Вследствие отмеченных ранее особенностей мартенситного пре­вращения у этих сталей холодные трещины могут возникать сразу же после сварки или даже в процессе охлаждения. Чтобы предот­вратить их появление, охлаждение после сварки следует за­держать на уровне температуры мартенситного превращения — при 100—150° С и выдержать при этой температуре определенное время, определяемое составом стали, прежде всего содержанием в ней углерода и массой (толщиной) сваривавшегося изделия. В этом случае'не только мартенситное превращение протекает в более благоприятных условиях и мартенсит оказывается менее хрупким, но также уменьшается количество остаточного аусте-
...
Повышение хрупкости ЗТВ у высокохромистых сталей может быть связано и с другими явлениями — развитием хрупкости в участках, нагревавшихся до температуры 450—500° С, и вы­делением по границам зерен карбидов. Выделение карбидов хрома по границам зерен в участках ЗТВ, нагревавшихся до темпера­туры 900° С и несколько выше, обусловливает понижение их стойкости против межкристаллитной коррозии. Устранение этого недостатка достигается использованием для сварки высокохро­мистых сталей, легированных титаном или ниобием, которые связывают углерод в стойкие карбиды. При сварке сталей, не содержащих титана или ниобия, устранение склонности сварных соединений к межкристаллитной коррозии достигается термо­обработкой, восстанавливающей стабильное состояние участков границ зерен.
...
ГХотя высокохромистые стали можно сваривать различными способами сварки, общим условием является использование техно­логии с наименее интенсивным тепловым воздействием сварочного источника теплоты на участки ЗТВ. При сварке мартенситных сталей это уменьшает размер мартенситной зоны. При наличии в этих сталях феррита и при сварке полуферритных и ферритных сталей это ограничивает рост зерен феррита и снижает эффект охрупчивания ЗТВ.
...
Низкая теплопроводность хромистых сталей и вредное влияние повышенного градиента температур в ЗТВ — фактор неблаго­приятный. Чтобы уменьшить температурный градиент в ЗТВ, который может быть особенно заметным при сварке с малым тепловложением, хромистые стали перед сваркой, как правило, необходимо подогревать. Температура подогрева хромистых ста­лей перед сваркой должна быть разной для разных сталей. При сварке мартенситных сталей для уменьшения опасности возникно­вения холодных трещин подогрев должен быть высоким (~360° С). Такой подогрев уменьшает скорость охлаждения после сварки, снижает уровень сварочных напряжений и способствует протека­нию мартенситного распада в более благоприятных условиях. Однако этого мероприятия при сварке мартенситных высоко­хромистых сталей может оказаться недостаточно для предотвра­щения образования холодных трещин.
...
нита. Уменьшение количества остаточного аустенита при таком режиме охлаждения может снизить несколько вязкость металла в ЗТВ в состоянии после сварки.
...
Все сварные соединения мартенситных сталей после сварки обязательно подвергают высокому отпуску для снятия напряже­ний, распада мартенсита и общего повышения вязкости. Сохране­ние перед этой операцией отпуска остаточного аустенита может привести к его распаду при отпуске и ухудшению вязкости. От­пуск сварных соединений высокохромистых сталей назначают
...
(до температуры 680—760° С) в зависимости от состава сварива­емой стали и металла шва: более низкая температура отпуска — для сталей без дополнительного легирования карбидообразу-ющими элементами, более высокая — для сталей со значительными количествами молибдена, вольфрама, ванадия.
...
Как правило, мартенситные жаропрочные стали сваривают с присадочными материалами, обеспечивающими металл шва, по составу и свойствам близкий к основному. В этом случае должны соблюдаться все отмеченные выше условия сварки. Иногда для монтажных или ремонтных условий, где проведение термообработки связано с большими трудностями, для сварки можно применять аустенитные присадочные материалы (см. гл. XI).
...
Сварка ферритных и полуферритных высокохромистых сталей с 25 и 17% Сг, а также стали 08X13 имеет особенности, связанные с ростом ферритного зерна в ЗТВ и значительным охрупчиванием этих участков. Пониженная теплопроводность, требующая подо-
...
грева для уменьшения температурного градиента, с одной стороны, и необходимость ограничения тепловложения — с другой, при­водят к тому, что при сварке ферритных и полуферритных высоко­хромистых сталей температура подогрева существенно ниже, чем при сварке мартенситных и ограничивается —150° С. При малых толщинах свариваемого металла и положительных температурах окружающего воздуха сварка возможна иногда и вовсе без подо­грева.
...
Рост ферритного зерна в ЗТВ при сварке ферритных и полу­ферритных высокохромистых сталей и охрупчивание этих уча­стков неизбежны. Для их ограничения следует максимально уменьшать тепловложение при сварке.
...
Одновременно с ростом зерна в ЗТВ у сталей, не содержащих титана или ниобия, снижается устойчивость против межкристал­литной коррозии. В связи с этим сварные изделия, работающие в условиях воздействия коррозионно-активных сред, для восста­новления устойчивости против межкристаллитной коррозии должны подвергаться термообработке — длительному нагреву (отжигу), при температуре —760—780° С с последующим уско­ренным охлаждением. Такой нагрев приводит к выравниванию концентрации хрома по зерну, восстановлению концентрации хрома в приграничных участках зерен. Ускоренное охлаждение предотвращает возможность образования карбидов и развития 475-градусной хрупкости. Если изделие работает в условиях отсутствия коррозионно-активных сред, достаточен обычный вы­сокий отпуск при 700—750° С.
...
Сварка ферритных и полуферритных высокохромистых сталей, содержащих титан и ниобий в указанных количествах, не связана с развитием склонности к межкристаллитной коррозии. В этом случае после сварки даже для изделий, работающих в условиях воздействия коррозионно-активных сред, применяют указанный высокий отпуск. Снижение вязкости металла ЗТВ за счет роста ферритного зерна происходит и в этих сталях.
...
Условия сварки мартенситных, полуферритных и ферритных высокохромистых сталей приведены в табл. 33, некоторые харак­терные микроструктуры ЗТВ — на рис. 96. Рассмотренные труд­ности сварки высокохромистых сталей, низкая вязкость металла ЗТВ ограничивают применение Этих материалов в сварных кон­струкциях и изделиях.
...
грева для уменьшения температурного градиента, с одной стороны, и необходимость ограничения тепловложения — с другой, при­водят к тому, что при сварке ферритных и полуферритных высоко­хромистых сталей температура подогрева существенно ниже, чем при сварке мартенситных и ограничивается —150° С. При малых толщинах свариваемого металла и положительных температурах окружающего воздуха сварка возможна иногда и вовсе без подо­грева.
...
Рост ферритного зерна в ЗТВ при сварке ферритных и полу­ферритных высокохромистых сталей и охрупчивание этих уча­стков неизбежны. Для их ограничения следует максимально уменьшать тепловложение при сварке.
...
Одновременно с ростом зерна в ЗТВ у сталей, не содержащих титана или ниобия, снижается устойчивость против межкристал­литной коррозии. В связи с этим сварные изделия, работающие в условиях воздействия коррозионно-активных сред, для восста­новления устойчивости против межкристаллитной коррозии должны подвергаться термообработке — длительному нагреву (отжигу), при температуре —760—780° С с последующим уско­ренным охлаждением. Такой нагрев приводит к выравниванию концентрации хрома по зерну, восстановлению концентрации хрома в приграничных участках зерен. Ускоренное охлаждение предотвращает возможность образования карбидов и развития 475-градусной хрупкости. Если изделие работает в условиях отсутствия коррозионно-активных сред, достаточен обычный вы­сокий отпуск при 700—750° С.
...
Сварка ферритных и полуферритных высокохромистых сталей, содержащих титан и ниобий в указанных количествах, не связана с развитием склонности к межкристаллитной коррозии. В этом случае после сварки даже для изделий, работающих в условиях воздействия коррозионно-активных сред, применяют указанный высокий отпуск. Снижение вязкости металла ЗТВ за счет роста ферритного зерна происходит и в этих сталях.
...
Условия сварки мартенситных, полуферритных и ферритных высокохромистых сталей приведены в табл. 33, некоторые харак­терные микроструктуры ЗТВ — на рис. 96. Рассмотренные труд­ности сварки высокохромистых сталей, низкая вязкость металла ЗТВ ограничивают применение Этих материалов в сварных кон­струкциях и изделиях.
...
грева для уменьшения температурного градиента, с одной стороны, и необходимость ограничения тепловложения — с другой, при­водят к тому, что при сварке ферритных и полуферритных высоко­хромистых сталей температура подогрева существенно ниже, чем при сварке мартенситных и ограничивается —150° С. При малых толщинах свариваемого металла и положительных температурах окружающего воздуха сварка возможна иногда и вовсе без подо­грева.
...
Рост ферритного зерна в ЗТВ при сварке ферритных и полу­ферритных высокохромистых сталей и охрупчивание этих уча­стков неизбежны. Для их ограничения следует максимально уменьшать тепловложение при сварке.
...
Одновременно с ростом зерна в ЗТВ у сталей, не содержащих титана или ниобия, снижается устойчивость против межкристал­литной коррозии. В связи с этим сварные изделия, работающие в условиях воздействия коррозионно-активных сред, для восста­новления устойчивости против межкристаллитной коррозии должны подвергаться термообработке — длительному нагреву (отжигу), при температуре —760—780° С с последующим уско­ренным охлаждением. Такой нагрев приводит к выравниванию концентрации хрома по зерну, восстановлению концентрации хрома в приграничных участках зерен. Ускоренное охлаждение предотвращает возможность образования карбидов и развития 475-градусной хрупкости. Если изделие работает в условиях отсутствия коррозионно-активных сред, достаточен обычный вы­сокий отпуск при 700—750° С.
...
Сплавы на основе железа с высоким содержанием хрома и ни­келя относятся к особой группе сталей с комплексом свойств, принципиально отличающихся от свойств обычных углеродистых низко- и среднелегированных сталей. Никель, существенно ста­билизирующий уФазУ> расширяет температурную и концентра­ционную область ее существования, снижает критическую ско­рость охлаждения при закалке. При легировании стали одно­временно большим количеством никеля (более 8%) и хрома (более 18%) критическая скорость охлаждения снижается настолько, что сталь даже при очень медленном охлаждении сохраняет пере­охлажденный аустенит. При этом снижение температуры начала мартенситного превращения ниже комнатной приводит к сохра­нению аустенитного состояния таких сталей до комнатной и при определенных условиях — ниже комнатной температур.
...
Однако в реальных высоколегированных хромоникелевых ста­лях, содержащих углерод и другие элементы, фазовое состояние как при нагреве, так и после охлаждения может быть более слож­ным. При этом во всех случаях основой обеспечения свойств является наличие полностью или преимущественно аустенитного состояния сплава в условиях эксплуатации.
...
Первоначально высоколегированные хромоникелевые стали по­явились как нержавеющие, кислотостойкие, когда было устано­влено, что легирование стали свыше 6% N1 резко облагораживает электрохимический потенциал, а одновременное присутствие свыше 12% Сг способствует проявлению защитных свойств окис-ной пленки, образующейся на поверхности металла, хром оказы­вает также определенное положительное влияние и на сдвиг в положительную сторону электрохимического потенциала стали. Так возникла широко известная классическая коррозионно-стойкая сталь 18-8, содержащая 18% Сг и 8% №.
...
В дальнейшем на основе изучения связи строения и фазового состояния подобных сталей со свойствами появились другие высоколегированные хромоникелевые стали с более высокой кор­розионной стойкостью в особо химически активных средах. По­добные высоколегированные стали с аустенитной. основой имеют высокие жаропрочность и хладостойкость. Отдельное место
...
занимают высоколегированные хромоникелевые высокопрочные стали. Хромоникелевые стали широко применяют в сварных конструкциях и изделиях в разных отраслях промышленности. Свойства таких сталей, их коррозионная стойкость, жаропроч­ность, хладостойкость, свариваемость, технологичность при де­формации и резании зависит от химического состава сталей, их фазового и структурного состояния.
...
Из диаграммы на рис. 97 видно, что тройные сплавы Ре— N1—Сг при содержании 8% N1 и до 20% Сг при нагреве должны претерпевать ее —> у-превращение. Однако для этих сплавов воз­можен перегрев до у + а-состояния. Температура такого перегрева тем ниже, чем больше в стали содержится хрома. Для сплавов, содержащих более 22% Сг, чистой у-фазы при нагреве не обра­зуется, и может быть только смесь у + а.
...
Естественно, что если при нагреве достигнуто полностью у-состояние, при охлаждении с достаточной скоростью может быть зафиксирован аустенит и получена полностью аустенитная сталь, если температура Мн
...
ленном составе стали стабильным и нестабильным и претерпевать при определенных условиях мартенситное превращение. Этими условиями могут быть охлаждение при закалке до пониженных температур (температур мартенситного превращения) и холодная пластическая деформация при положительной температуре.
...
Большое значение для свойств рассматриваемых сталей имеют превращения, протекающие при нагреве и, соответственно, полу­чаемое фазовое состояние после охлаждения. Хром сильно увели­чивает устойчивость а-состояния стали, настолько сильно, что даже при содержании в стали значительных количеств никеля область существования у-состояния оказывается замкнутой и окруженной а-фазой. В этих условиях (см. рис. 97) в сталях со аначительным содержанием хрома при нагреве возможны две схемы фазовых превращений. Для сплавов, находящихся в кон­центрационной области замкнутой петли у-фазы, нагрев в интер­вале температур существования одной у-фазы должен привести к полной перекристаллизации а —* у, с получением после охла­ждения аустенитного состояния, стабильного или нестабильного, с мартенситом или без мартенсита или полностью мартенситного состояния в зависимости от условий охлаждения и состава стали. Однако при нагреве этих же сталей до более высоких температур можно достигнуть а
...
что сталь становится ферритно-аустенитной, отвечающей двух­фазной а + у-области на диаграмме рис. 97. Количество феррита в такой стали зависит от соотношения содержания суммы аусте-нитообразующих (N1, С, Мп, ]Ч) и ферритообразующих элементов (Сг, Мо, \У\ V и др.) и может быть приближенно оценено по диаг­рамме на рис. 93. Для таких сталей нагрев приводит к образова­нию а
...
Феррит в рассматриваемых сталях оказывает определенное влияние на свойства. Отличаясь более низкой пластичностью, чем аустенит, он осложняет процессы обработки, способствуя появлению надрывов. В прокатанном металле феррит раскаты­вается в слои-строчки, обусловливающие анизотропию свойств вдоль и поперек направления проката металла. Феррит — заметно более хрупкая составляющая, чем аустенит, поэтому он ухудшает вязкость стали. Феррит отрицательно влияет на жаропрочность. В связи с отрицательным влиянием феррита на технологические и другие свойства аустенитных сталей его количество регламенти­руется. Обычно для сохранения удовлетворительной деформиру­емости допускают до 25% феррита. Регулируют количество фер­рита в основном соотношением содержания в сталях хрома и никеля. Так, стали типа 18-8 в пределах содержания в них леги­рующих элементов и углерода могут содержать 0—30% феррита. Стали типа 25-20 полностью аустенитные.
...
Феррит в литых сталях, в том числе и сварных швах, в опре­деленных количествах играет положительную роль. В литом металле ферритные выделения обычно находятся по границам аустенитных зерен и тем самым ограничивают рост аустенитного зерна, способствуя получению мелкозернистой стали и повышению свойств.
...
Большое влияние на количество феррита и стабильность аустенита оказывает содержание и состояние углерода в стали. Углерод сильно расширяет у-область и стабилизирует аустенит. Однако, если углерод в Сг — №-сталях связан в карбиды (хрома или других элементов), а не растворен в аустените, он теряет свое значение как аустенитизатор. При этом понижается ста­бильность образующегося аустенита, и сталь из области аустенит­ных перейдет в область аустенитно-ферритных. Чтобы сохранить аустенитизирующее действие углерода, нагрев под закалку и условия охлаждения должны обеспечить растворение карбидов и фиксацию углерода в растворе.
...
Неблагоприятное влияние на свойства хромоникелевых вы­соколегированных сталей может оказывать о-фаза, которая обра­зуется при длительных нагревах в интервале температур 600—■ 900° С в сталях с повышенным содержанием хрома и феррито­образующих элементов. Преимущественно о-фаза выделяется из а-фазы, однако наличие трехфазной области а
...
что сталь становится ферритно-аустенитной, отвечающей двух­фазной а + у-области на диаграмме рис. 97. Количество феррита в такой стали зависит от соотношения содержания суммы аусте-нитообразующих (N1, С, Мп, ]Ч) и ферритообразующих элементов (Сг, Мо, \У\ V и др.) и может быть приближенно оценено по диаг­рамме на рис. 93. Для таких сталей нагрев приводит к образова­нию а
...
Феррит в рассматриваемых сталях оказывает определенное влияние на свойства. Отличаясь более низкой пластичностью, чем аустенит, он осложняет процессы обработки, способствуя появлению надрывов. В прокатанном металле феррит раскаты­вается в слои-строчки, обусловливающие анизотропию свойств вдоль и поперек направления проката металла. Феррит — заметно более хрупкая составляющая, чем аустенит, поэтому он ухудшает вязкость стали. Феррит отрицательно влияет на жаропрочность. В связи с отрицательным влиянием феррита на технологические и другие свойства аустенитных сталей его количество регламенти­руется. Обычно для сохранения удовлетворительной деформиру­емости допускают до 25% феррита. Регулируют количество фер­рита в основном соотношением содержания в сталях хрома и никеля. Так, стали типа 18-8 в пределах содержания в них леги­рующих элементов и углерода могут содержать 0—30% феррита. Стали типа 25-20 полностью аустенитные.
...
Феррит в литых сталях, в том числе и сварных швах, в опре­деленных количествах играет положительную роль. В литом металле ферритные выделения обычно находятся по границам аустенитных зерен и тем самым ограничивают рост аустенитного зерна, способствуя получению мелкозернистой стали и повышению свойств.
...
Большое влияние на количество феррита и стабильность аустенита оказывает содержание и состояние углерода в стали. Углерод сильно расширяет у-область и стабилизирует аустенит. Однако, если углерод в Сг — №-сталях связан в карбиды (хрома или других элементов), а не растворен в аустените, он теряет свое значение как аустенитизатор. При этом понижается ста­бильность образующегося аустенита, и сталь из области аустенит­ных перейдет в область аустенитно-ферритных. Чтобы сохранить аустенитизирующее действие углерода, нагрев под закалку и условия охлаждения должны обеспечить растворение карбидов и фиксацию углерода в растворе.
...
Составы и свойства некоторых промышленных хромоникелевых высоколегированных сгалей
...
тельствует о том, что а-фаза может выделяться и из у_Фазы-В хромоникелевых сталях а-фаза представляет собой сложное интерметаллическое соединение на базе железа и хрома. Она значительно снижает вязкость стали и способствует ее упрочне­нию, в том числе и при повышенных температурах (табл. 34).
...
На высоколегированных сталях с аустенитной основой может быть достигнуто сочетание особых свойств: жаропрочности, кисло-стойкости, хладостойкости и высокой прочности, значительно превышающих по своим показателям аналогичные характеристики низко- и среднелегированных сталей и высоколегированных хро­мистых. Такая особенность свойств связана прежде всего с осо­бенностями аустенитной основы, а также со свойствами низко­углеродистого «никелевого» мартенсита. Особенности аустенитной основы сталей связаны с двумя определяющими обстоятельствами: кристаллическим строением с системой расположения атомов в решетке гранецентрированного куба и высокой степенью леги­рования — сумма легирующих элементов не ниже 25—30%. Наличие ГЦК-решетки обеспечивает высокую пластичность и вязкость материала. Высокая степень легирования, всегда значи­тельно превышающая критическую величину, отношения Ме/С, обеспечивает упрочнение твердого раствора основы и низкий коэффициент диффузии в ней углерода и легирующих элементов.
...
У металлов и сплавов с ГЦК-решеткой по сравнению с метал­лами, имеющими ОЦК-решетку, вязкость значительно выше. Имеются различные предположения о причинах этого явления. Наиболее вероятным в последнее время считают то, что металлы с ГЦК-решеткой значительно меньше, чем металлы с ОЦК-решет-кой чувствительны к влиянию примесей, особенно примесей, дающих растворы внедрения, на блокировку дислокаций. Даже незначительные количества примесей — углерода, азота, кисло­рода и др., всегда имеющиеся в технических и промышленных металлах, находясь в ОЦК-решетке, существенно деформируют ее и тем самым создают энергетические препятствия перемещению дислокаций. При этом сильно понижается способность материала к деформированию. Такое влияние примесных атомов на дефор­мируемость особенно заметно на ОЦК-металлах при пониженных температурах. Наряду с этим те же примеси в ГЦК-металлах не вызывают столь больших искажений, и деформируемость этих материалов сохраняется при охлаждении высокой.
...
Хладостойкие стали. Указанная особенность сплавов'сТЦК-решеткой служит основой получения высокой хладостойкости аустенитных сталей. Таким образом, главным условием получения высокой хладостойкости аустенитных сталей является сохранение
...
тельствует о том, что а-фаза может выделяться и из у_Фазы-В хромоникелевых сталях а-фаза представляет собой сложное интерметаллическое соединение на базе железа и хрома. Она значительно снижает вязкость стали и способствует ее упрочне­нию, в том числе и при повышенных температурах (табл. 34).
...
На высоколегированных сталях с аустенитной основой может быть достигнуто сочетание особых свойств: жаропрочности, кисло-стойкости, хладостойкости и высокой прочности, значительно превышающих по своим показателям аналогичные характеристики низко- и среднелегированных сталей и высоколегированных хро­мистых. Такая особенность свойств связана прежде всего с осо­бенностями аустенитной основы, а также со свойствами низко­углеродистого «никелевого» мартенсита. Особенности аустенитной основы сталей связаны с двумя определяющими обстоятельствами: кристаллическим строением с системой расположения атомов в решетке гранецентрированного куба и высокой степенью леги­рования — сумма легирующих элементов не ниже 25—30%. Наличие ГЦК-решетки обеспечивает высокую пластичность и вязкость материала. Высокая степень легирования, всегда значи­тельно превышающая критическую величину, отношения Ме/С, обеспечивает упрочнение твердого раствора основы и низкий коэффициент диффузии в ней углерода и легирующих элементов.
...
У металлов и сплавов с ГЦК-решеткой по сравнению с метал­лами, имеющими ОЦК-решетку, вязкость значительно выше. Имеются различные предположения о причинах этого явления. Наиболее вероятным в последнее время считают то, что металлы с ГЦК-решеткой значительно меньше, чем металлы с ОЦК-решет-кой чувствительны к влиянию примесей, особенно примесей, дающих растворы внедрения, на блокировку дислокаций. Даже незначительные количества примесей — углерода, азота, кисло­рода и др., всегда имеющиеся в технических и промышленных металлах, находясь в ОЦК-решетке, существенно деформируют ее и тем самым создают энергетические препятствия перемещению дислокаций. При этом сильно понижается способность материала к деформированию. Такое влияние примесных атомов на дефор­мируемость особенно заметно на ОЦК-металлах при пониженных температурах. Наряду с этим те же примеси в ГЦК-металлах не вызывают столь больших искажений, и деформируемость этих материалов сохраняется при охлаждении высокой.
...
Хладостойкие стали. Указанная особенность сплавов'сТЦК-решеткой служит основой получения высокой хладостойкости аустенитных сталей. Таким образом, главным условием получения высокой хладостойкости аустенитных сталей является сохранение
...
тельствует о том, что а-фаза может выделяться и из у_Фазы-В хромоникелевых сталях а-фаза представляет собой сложное интерметаллическое соединение на базе железа и хрома. Она значительно снижает вязкость стали и способствует ее упрочне­нию, в том числе и при повышенных температурах (табл. 34).
...
В аустенитных хромо-никелевых сталях темпе­ратура мартенситного пре­вращения лежит ниже —100° С и зависит от со­става стали. В связи с этим в хладостойких аустенитных сталях содер­жание аустенитообразу-ющих и ферритообразу-ющих элементов должно быть таким, чтобы тем­
...
рабочей температуры ме­талла. Вводимые иногда в хладостойкие стали для повышения прочности карбидообразу-ющие элементы (молибден, титан и др.) не должны обеднять твердый раствор углеродом настолько, чтобы сталь перешла в не­стабильно аустенитное состояние при низкой рабочей температуре.
...
Карбидные выделения и примесные атомы могут понизить хладостойкость и в том числе, если они сосредоточатся на границах зерен. В этом случае большое количество атомов примесей на границах зерен может даже в аустенитной стали с ГЦК-решеткой привести к значительным искажениям и понизить деформируемость и вязкость пограничных участков.
...
В связи с таким возможным отрицательным влиянием карбид­ных выделений и неравномерного распределения по зерну при­месных атомов наилучшей термообработкой рассматриваемых хладостойких сталей может быть закалка на гомогенный аустенит. Если имеется в виду повышение прочности за счет создания дис­персной карбидной фазы, применяют строго регламентированное старение — отпуск. Эта обработка и легирование стали не должны вызвать неблагоприятной сегрегации по границам зерен примесей и не должны стимулировать активного карбидообразования. На­грев ЗТВ при сварке способен вызвать понижение их хладо-стойкости.
...
Превращение аустенита в мартенсит может иметь место при пластической деформации, особенно, если деформация эта проис­ходит при пониженных температурах. Такой распад аустенита под влиянием деформации при низкой температуре может иметь место там, где одно охлаждение не вызвало бы превращения V —»а. Поэтому хладостойкие стали должны иметь запас аусте-нитности при данной низкой рабочей температуре, рассчитанной
...
В аустенитных хромо-никелевых сталях темпе­ратура мартенситного пре­вращения лежит ниже —100° С и зависит от со­става стали. В связи с этим в хладостойких аустенитных сталях содер­жание аустенитообразу-ющих и ферритообразу-ющих элементов должно быть таким, чтобы тем­
...
Свойства при низких температурах некоторых высоколегированных хромоникелевых сталей [14]
...
Жаропрочные стали. Высокая вязкость основы высоколегиро­ванных хромоникелевых сталей с ГЦК-решеткой использована и в жаропрочных сталях этого типа. Благодаря высокой вязкости основы представилась возможность значительного упрочнения ее дисперсными или упругосвязанными с матрицей выделениями карбидов или интерметаллидов. При этом высокая степень леги­рования основы и низкий коэффициент диффузии в ней углерода и легирующих элементов при нагреве до сравнительно высоких температур делают дисперсное состояние упрочняющей фазы устойчивым при нагреве, что обеспечивает сохранение прочности и сопротивления деформированию при высоких температурах. С повышением температуры уменьшение скорости диффузии за счет легирования уменьшается и резко начинает снижаться жаро­прочность. Так, С. 3. Бокштейн отмечает, что легирование никеля 20% Сг снижает коэффициент диффузии хрома при 700° С в 20 раз, а при 1000° С — всего в 2 раза. В связи с этим с повышением температуры нагрева упрочненных дисперсными выделениями жаропрочных сталей должна происходить их ускоренная коагу­ляция, с чем необходимо считаться при оценке изменения жаро­прочности ЗТВ при сварке.
...
Значение аустенитной основы в жаропрочных сталях связано не только с ее более высокой вязкостью по сравнению с ферритной, а и с тем, что при одинаковом легировании процессы диффузии в аустените идут намного медленнее, чем в феррите. Об этом можно судить по тому, что даже в чистом железе при температуре 910° С (полиморфное превращение) скорость самодиффузии для а-железа в 350 раз выше, чем для у-железа (С. 3. Бокштейн). Таким обра­зом, наличие феррита в аустенитных сталях оказывается не­благоприятным фактором. Феррит и с точки зрения технологич­ности стали при операциях обработки давлением также неблаго­приятен, так как затрудняет деформируемость и способствует получению анизотропии свойств прокатанного металла.
...
Таким образом, аустенитные жаропрочные стали могут быть трех типов: 1) стали, в которых используется только повышенная жаропрочность высоколегированного аустенита; 2) стали с до­полнительным карбидным упрочнением аустенитной основы и 3) стали с интерметаллидным упрочнением (или карбидно-интер-металлидным)' аустенитной основы. Стали типа 1 — это обычно низкоуглеродистые высоколегированные хромом и никелем;
...
Жаропрочные стали. Высокая вязкость основы высоколегиро­ванных хромоникелевых сталей с ГЦК-решеткой использована и в жаропрочных сталях этого типа. Благодаря высокой вязкости основы представилась возможность значительного упрочнения ее дисперсными или упругосвязанными с матрицей выделениями карбидов или интерметаллидов. При этом высокая степень леги­рования основы и низкий коэффициент диффузии в ней углерода и легирующих элементов при нагреве до сравнительно высоких температур делают дисперсное состояние упрочняющей фазы устойчивым при нагреве, что обеспечивает сохранение прочности и сопротивления деформированию при высоких температурах. С повышением температуры уменьшение скорости диффузии за счет легирования уменьшается и резко начинает снижаться жаро­прочность. Так, С. 3. Бокштейн отмечает, что легирование никеля 20% Сг снижает коэффициент диффузии хрома при 700° С в 20 раз, а при 1000° С — всего в 2 раза. В связи с этим с повышением температуры нагрева упрочненных дисперсными выделениями жаропрочных сталей должна происходить их ускоренная коагу­ляция, с чем необходимо считаться при оценке изменения жаро­прочности ЗТВ при сварке.
...
Значение аустенитной основы в жаропрочных сталях связано не только с ее более высокой вязкостью по сравнению с ферритной, а и с тем, что при одинаковом легировании процессы диффузии в аустените идут намного медленнее, чем в феррите. Об этом можно судить по тому, что даже в чистом железе при температуре 910° С (полиморфное превращение) скорость самодиффузии для а-железа в 350 раз выше, чем для у-железа (С. 3. Бокштейн). Таким обра­зом, наличие феррита в аустенитных сталях оказывается не­благоприятным фактором. Феррит и с точки зрения технологич­ности стали при операциях обработки давлением также неблаго­приятен, так как затрудняет деформируемость и способствует получению анизотропии свойств прокатанного металла.
...
Таким образом, аустенитные жаропрочные стали могут быть трех типов: 1) стали, в которых используется только повышенная жаропрочность высоколегированного аустенита; 2) стали с до­полнительным карбидным упрочнением аустенитной основы и 3) стали с интерметаллидным упрочнением (или карбидно-интер-металлидным)' аустенитной основы. Стали типа 1 — это обычно низкоуглеродистые высоколегированные хромом и никелем;
...
стали типа 2 имеют повышенное содержание углерода и стали типа 3 легированы специальными карбидо- и интерметаллидо-образующими элементами, молибденом, вольфрамом, ниобием, титаном и др.
...
Высокие жаропрочные свойства на аустенитных сталях дости­гаются после специальной термообработки. Для сталей типа 1 — это закалка на аустенит, для сталей типов 2 и 3 — это закалка и старение — отпуск. Закалка при этом должна обеспечить рас­творение углерода и легирующих элементов, а старение — вы­деление их в дисперсной или упругосвязанной с матрицей формой карбидов или интерметаллидов. Сохранение этого состояния упрочняющей фазы при последующих после старения технологи­ческих операциях изготовления изделия, и в том числе при сварке, является условием сохранения жаропрочности. Само собой раз­умеется, что эксплуатационный нагрев также не должен привести к изменению состояния упрочняющей фазы. Поэтому старение после закалки обычно осуществляют при температуре, близкой к температуре эксплуатации изделия (табл. 36).
...
Кислостойкие стали. Высокое содержание хрома и никеля в аустенитных сталях делает их стойкими против химической и электрохимической коррозии. Сопротивление коррозии этих
...
сталей зависит от их фазовой и структурной однородности, а также однородности по химическому составу, поскольку все эти факторы определяют прежде всего электрохимическую однородность и на­личие повсеместно необходимой концентрации легирующих эле­ментов для обеспечения определенного электрохимического потен­циала. В связи с этим наличие в сталях карбидов хрома или других легирующих элементов неблагоприятно для их коррозионной устойчивости. Это определяет использование закалки сталей на гомогенный аустенит как оптимальной термообработки для повы­шения коррозионной стойкости.
...
И, наконец, карбидные выделения на граничных участках приводят к повышению в них хрупкости. Эти процессы образова­ния карбидных выделений по границам зерен могут происходить при длительных эксплуатационных нагревах при повышенных температурах. В тех случаях, когда сталь работает только как жаропрочный материал без коррозионно-активной среды, в ней со временем снижается пластичность и вязкость. Там же, где имеется химически активная среда, в стали развивается склон­ность к межкристаллитному коррозионному разрушению (меж-кристаллитная коррозия — МКК).
...
Предрасположенность к МКК аустенитных сталей развивается при нагреве в интервале температур 500—700° С. При достаточно длительном нагреве на более высокие температуры —• выше 800° С на склонности к МКК начинает сказываться другой процесс — диффузионное перемещение атомов хрома из глубинных участков к обедненным хромом приграничным областям. Обогащение при­граничных участков зерен хромом повышает стойкость стали против МКК. Поэтому 2—3-часовой нагрев стали при температуре ~850—900° С, при котором одновременно происходят два про­цесса — выделение карбидов по границам зерен и восстановление концентрации хрома в приграничных зонах, используют как тер­мообработку, создающую устойчивость аустенитной стали против
...
сталей зависит от их фазовой и структурной однородности, а также однородности по химическому составу, поскольку все эти факторы определяют прежде всего электрохимическую однородность и на­личие повсеместно необходимой концентрации легирующих эле­ментов для обеспечения определенного электрохимического потен­циала. В связи с этим наличие в сталях карбидов хрома или других легирующих элементов неблагоприятно для их коррозионной устойчивости. Это определяет использование закалки сталей на гомогенный аустенит как оптимальной термообработки для повы­шения коррозионной стойкости.
...
И, наконец, карбидные выделения на граничных участках приводят к повышению в них хрупкости. Эти процессы образова­ния карбидных выделений по границам зерен могут происходить при длительных эксплуатационных нагревах при повышенных температурах. В тех случаях, когда сталь работает только как жаропрочный материал без коррозионно-активной среды, в ней со временем снижается пластичность и вязкость. Там же, где имеется химически активная среда, в стали развивается склон­ность к межкристаллитному коррозионному разрушению (меж-кристаллитная коррозия — МКК).
...
Разработан ряд способов повышения стойкости стали против МКК, например ограничение содержания в стали углерода и све­дение тем самым к минимуму процесса карбидообразования. Это привело к созданию промышленных сталей с очень низким со­держанием углерода — 00X18Н10 (С < 0,04%), 000Х17Н13М2 (С < 0,03%) и др. Однако столь низкоуглеродистые стали очень дороги. Другое направление повышения стойкости аустенитных сталей против МКК — введение в них элементов стабилизаторов, элементов, дающих стойкие карбиды — титана, ниобия (сталь 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Б и др.).
...
Количество этих элементов должно соответствовать содержа­нию углерода в стали с тем, чтобы они связали в стойкие карбиды весь имеющийся углерод (Ti/C или Nb/C равное или несколько выше критического отношения). В этом случае практически ис­ключается образование карбидов хрома по границам зерен и обед­нение хромом пограничных участков, так как весь углерод оказы­вается связанным элементами, имеющими с ним значительно более высокое химическое сродство, чем хром. Карбиды титана и ниобия выделяются из стали, как правило, при охлаждении в области высоких температур и располагаются обычно не по границам зерен, а в самом зерне. Это служит залогом того, что карбидообразование не сказывается на склонности к МКК.
...
В некоторые хромоникелевые аустенитные стали для повыше­ния стойкости против общей коррозии в ряде активных сред вводят молибден, а иногда и медь (стали 10Х17Н13М2Т, 0Х23Н28МЗДЗТ и др.).
...
Высокопрочные стали. Высоколегированные хромоникелевые коррозионно-стойкие стали послужили основой для создания высокопрочных сталей, обладающих одновременно и высокой вязкостью. По принципу упрочнения эти стали можно подраз­делить на две группы — мартенситно-стареющие и промежуточ­ные — мартенситно-аустенитные. Стали первой группы условно подразделяют на две подгруппы — низкоуглеродистые и безугле­родистые (Я. М. Пота к).
...
Низкоуглеродистые мартенситно-стареющие стали по своему химическому составу относятся к сталям мартенситного класса. При закалке таких сталей с температуры аустенитизации (—1000° С) структура их должна состоять из мартенсита и не­большого количества остаточного аустенита (—10%), поскольку температура начала и конца мартенситного превращения выше +20° С (у стали 08Х15Н5Д2Т, по данным Я. М. Потака, Ми +
...
Разработан ряд способов повышения стойкости стали против МКК, например ограничение содержания в стали углерода и све­дение тем самым к минимуму процесса карбидообразования. Это привело к созданию промышленных сталей с очень низким со­держанием углерода — 00X18Н10 (С < 0,04%), 000Х17Н13М2 (С < 0,03%) и др. Однако столь низкоуглеродистые стали очень дороги. Другое направление повышения стойкости аустенитных сталей против МКК — введение в них элементов стабилизаторов, элементов, дающих стойкие карбиды — титана, ниобия (сталь 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Б и др.).
...
Количество этих элементов должно соответствовать содержа­нию углерода в стали с тем, чтобы они связали в стойкие карбиды весь имеющийся углерод (Ti/C или Nb/C равное или несколько выше критического отношения). В этом случае практически ис­ключается образование карбидов хрома по границам зерен и обед­нение хромом пограничных участков, так как весь углерод оказы­вается связанным элементами, имеющими с ним значительно более высокое химическое сродство, чем хром. Карбиды титана и ниобия выделяются из стали, как правило, при охлаждении в области высоких температур и располагаются обычно не по границам зерен, а в самом зерне. Это служит залогом того, что карбидообразование не сказывается на склонности к МКК.
...
В некоторые хромоникелевые аустенитные стали для повыше­ния стойкости против общей коррозии в ряде активных сред вводят молибден, а иногда и медь (стали 10Х17Н13М2Т, 0Х23Н28МЗДЗТ и др.).
...
Высокопрочные стали. Высоколегированные хромоникелевые коррозионно-стойкие стали послужили основой для создания высокопрочных сталей, обладающих одновременно и высокой вязкостью. По принципу упрочнения эти стали можно подраз­делить на две группы — мартенситно-стареющие и промежуточ­ные — мартенситно-аустенитные. Стали первой группы условно подразделяют на две подгруппы — низкоуглеродистые и безугле­родистые (Я. М. Пота к).
...
и отрицательно сказывается на прочности, оно может быть сни­жено путем охлаждения закаленной стали — обработкой холодом (до -70° С).
...
Дополнительное повышение прочности закаленной стели до­стигается при старении — отпуске на температуру - 450° С, когда достигается максимальная прочность стали. Упрочнение при старении вызывается по-видимому дисперсной фазой, содер­жащей медь, но главным образом — соединениями, содержащими титан и алюминий. Значение легирования титаном состоит и в том, что титан, связывая углерод в карбиды, уменьшает его содержание в мартенсите (в виде пересыщенного раствора) и тем самым способ­ствует повышению вязкости стали. Повышению вязкости этих сталей после старения способствует наличие значительных коли­честв никеля, увеличивающего способность дислокаций к пере­мещению (Я. М. Потак).
...
Безуглеродистые хромоникелевые мартенситно-стареющие стали содержат до 0,03% С. Это определяет, с одной стороны, возможность сохранения мартенситом вязкости, а с другой — эффективное развитие процесса старения, связанное с наличием в стали титана. В стали также должно быть определенное коли­чество молибдена для предотвращения чрезмерного охрупчивания при старении (сталь типа 0Х12Н10М2Т). После закалки стали становятся почти полностью мартенситными (остаточного аусте­нита —3%) в связи с низким содержанием в них угле­рода. Эти стали наряду с высокой прочностью имеют хо­рошую кислостойкость, хладостойкость и высокий предел упру­гости.
...
Стали переходного класса — аустенитно-мартенситные при­обретают такое состояние после охлаждения из аустенитной области в связи с тем, что определяемая составом температура начала мартенситного превращения у них находится вблизи ком­натной (20—60° С). Достаточно быстрое охлаждение может за­фиксировать почти полностью аустенитное состояние стали, но аустенит должен быть нестабильным и распадаться при пласти­ческой деформации с образованием мартенсита. Такой же распад нестабильного аустенита достигается обработкой холодом при
...
типов, отпуск стали, обработанной на мартенситно-аустенитную структуру, приводит к остариванию мартенсита и повышению прочности стали. Содержание углерода в этих сталях может быть более высоким, чем в мартенситно-стареющих, так как на­личие значительного количества аустенита обеспечивает получение достаточной вязкости стали.
...
Коррозионно-стойкие высокопрочные стали вполне техноло­гичны. Обработку их следует производить в состоянии до старе­ния. После нагрева до аустенитного состояния и неполного охла­ждения — выше 200° С, когда стали остаются аустенитными, они хорошо деформируются (табл. 37).
...
и отрицательно сказывается на прочности, оно может быть сни­жено путем охлаждения закаленной стали — обработкой холодом (до -70° С).
...
Дополнительное повышение прочности закаленной стели до­стигается при старении — отпуске на температуру - 450° С, когда достигается максимальная прочность стали. Упрочнение при старении вызывается по-видимому дисперсной фазой, содер­жащей медь, но главным образом — соединениями, содержащими титан и алюминий. Значение легирования титаном состоит и в том, что титан, связывая углерод в карбиды, уменьшает его содержание в мартенсите (в виде пересыщенного раствора) и тем самым способ­ствует повышению вязкости стали. Повышению вязкости этих сталей после старения способствует наличие значительных коли­честв никеля, увеличивающего способность дислокаций к пере­мещению (Я. М. Потак).
...
Безуглеродистые хромоникелевые мартенситно-стареющие стали содержат до 0,03% С. Это определяет, с одной стороны, возможность сохранения мартенситом вязкости, а с другой — эффективное развитие процесса старения, связанное с наличием в стали титана. В стали также должно быть определенное коли­чество молибдена для предотвращения чрезмерного охрупчивания при старении (сталь типа 0Х12Н10М2Т). После закалки стали становятся почти полностью мартенситными (остаточного аусте­нита —3%) в связи с низким содержанием в них угле­рода. Эти стали наряду с высокой прочностью имеют хо­рошую кислостойкость, хладостойкость и высокий предел упру­гости.
...
Стали переходного класса — аустенитно-мартенситные при­обретают такое состояние после охлаждения из аустенитной области в связи с тем, что определяемая составом температура начала мартенситного превращения у них находится вблизи ком­натной (20—60° С). Достаточно быстрое охлаждение может за­фиксировать почти полностью аустенитное состояние стали, но аустенит должен быть нестабильным и распадаться при пласти­ческой деформации с образованием мартенсита. Такой же распад нестабильного аустенита достигается обработкой холодом при
...
Состав и свойства некоторых высокопрочных хромоникелевых сталей [52}
...
Несмотря на сложный химический состав, высокое содержание легирующих элементов и в некоторых случаях сложность фазовых и структурных изменений, хромоникелевые высоколегированные стали различного назначения можно отнести к удовлетвори­тельно, а иногда и хорошо свариваемым. Однако сварка этих сталей и обеспечение требуемых свойств сварных соединений тре­буют часто принятия специальных мер. Большие исследования по сварке высоколегированных хромоникелевых сталей про­деланы в ИЭС им. Е. О. Патона Б. И. Медоваром, Н. И. Каховским и др.
...
Сложность сварки хромоникелевых высоколегированных ста­лей во многом определяется их структурным классом и состо­янием, фазовыми превращениями, которые могут протекать при сварочном нагреве и охлаждении, и специфическими требованиями к свойствам, которыми должны обладать сварные соединения жарш1рт5чтгь1х,
...
Основные трудности сварки связаны со склонностью к обра­зованию горячих трещин в швах и околошовных зонах (аустенит-ные стали)^ со склонностью к образованию холодных трещин в ЗТВ (мартенситные и аустенитно-мартенситные стали), с по­явлением после сварочного нагрева в высокотемпературной зоне б-феррита, с выделением карбидов из аустенита в определенных участках ЗТВ и ухудшении в этих местах стойкости против МКК и других свойств. Определенные осложнения вносит повышенное, по сравнению с железом, сродство хрома к кислороду и вследствие этого повышенная его окисляемость и возможная в связи с этим загрязненность металла шва. В аустените с высоким содержанием никеля растворимость водорода повышена, и это может стать причиной повышенной пористости. Эти особенности процессов и явлений, характерных для высоколегированных хромоникеле­вых сталей, необходимо учитывать при их сварке.
...
Трещины в сварных соединениях. При сварке высоколегиро­ванных аустенитных сталей могут образовываться технологи-^ ческие трещины в металле шва, околошовной зоне вблизи сплавле­ния и в ЗТВ на некотором расстоянии от шва. Причины появления таких трещин могут быть разными. При сварке аустенитных сталей одна из причин — отсутствие при охлаждении после сварки фазо­вой перекристаллизации и сохранение первичных аустенитных зерен во всем интервале температур, начиная от кристаллизации до полного охлаждения. При многослойных швах при сварке плавлением в каждом последующем слое кристаллизация аусте­нитных зерен начинается с зерен предыдущего слоя, и это приводит к образованию непрерывных протяженных границ кристаллитов от первого слоя к последнему с образованием транскристаллитного
...
Несмотря на сложный химический состав, высокое содержание легирующих элементов и в некоторых случаях сложность фазовых и структурных изменений, хромоникелевые высоколегированные стали различного назначения можно отнести к удовлетвори­тельно, а иногда и хорошо свариваемым. Однако сварка этих сталей и обеспечение требуемых свойств сварных соединений тре­буют часто принятия специальных мер. Большие исследования по сварке высоколегированных хромоникелевых сталей про­деланы в ИЭС им. Е. О. Патона Б. И. Медоваром, Н. И. Каховским и др.
...
Сложность сварки хромоникелевых высоколегированных ста­лей во многом определяется их структурным классом и состо­янием, фазовыми превращениями, которые могут протекать при сварочном нагреве и охлаждении, и специфическими требованиями к свойствам, которыми должны обладать сварные соединения жарш1рт5чтгь1х,
...
Основные трудности сварки связаны со склонностью к обра­зованию горячих трещин в швах и околошовных зонах (аустенит-ные стали)^ со склонностью к образованию холодных трещин в ЗТВ (мартенситные и аустенитно-мартенситные стали), с по­явлением после сварочного нагрева в высокотемпературной зоне б-феррита, с выделением карбидов из аустенита в определенных участках ЗТВ и ухудшении в этих местах стойкости против МКК и других свойств. Определенные осложнения вносит повышенное, по сравнению с железом, сродство хрома к кислороду и вследствие этого повышенная его окисляемость и возможная в связи с этим загрязненность металла шва. В аустените с высоким содержанием никеля растворимость водорода повышена, и это может стать причиной повышенной пористости. Эти особенности процессов и явлений, характерных для высоколегированных хромоникеле­вых сталей, необходимо учитывать при их сварке.
...
Трещины в сварных соединениях. При сварке высоколегиро­ванных аустенитных сталей могут образовываться технологи-^ ческие трещины в металле шва, околошовной зоне вблизи сплавле­ния и в ЗТВ на некотором расстоянии от шва. Причины появления таких трещин могут быть разными. При сварке аустенитных сталей одна из причин — отсутствие при охлаждении после сварки фазо­вой перекристаллизации и сохранение первичных аустенитных зерен во всем интервале температур, начиная от кристаллизации до полного охлаждения. При многослойных швах при сварке плавлением в каждом последующем слое кристаллизация аусте­нитных зерен начинается с зерен предыдущего слоя, и это приводит к образованию непрерывных протяженных границ кристаллитов от первого слоя к последнему с образованием транскристаллитного
...
Другим фактором, определяющим повышенную склонность к образованию прежде всего кристаллизационных трещин может быть повышенная ликвационная загрязненность приграничных областей. В хромоникелевых сталях при высоком содержании основных легирующих элементов при высоких температурах, когда диффузионная подвижность атомов велика, создаются усло­вия для оттеснения примесей — серы и фосфора в кристаллизу­ющиеся последними приграничные области зерен. Здесь же могут, собираться в повышенном количестве атомы и других элементов, легирующих сталь в небольших количествах, — ниобия, молиб­дена, титана.
...
Повышенная склонность к ликвации примесей по границам зерен в высоколегированных сталях приводит к тому, что в этих зонах образуются более легкоплавкие прослойки (Б. И. Медовар) с меньшей прочностью при температурах кристаллизации, когда остальные части, ранее закристаллизовавшиеся, приобрели доста­точную прочность. Под влиянием усадочных напряжений в них возникают надрывы, переходящие в межкристаллитную трещину. В аустенитном металле сварных швов с транскристаллитным строением такая трещина может поразить весь шов, проходя по непрерывной межзеренной границе.
...
В связи с рассмотренным для предотвращения появления кристаллизационных трещин в металле аустенитных швов можно использовать особо чистые по сере и фосфору свариваемые стали и присадочные материалы. С этой целью хорошо зарекомендовали себя при сварке аустенитные стали, рафинированные электро­шлаковым переплавом или каким-либо другим методом. По­скольку в процессе сварки нельзя обеспечить снижение содержа­ния фосфора, ибо это достигается окислением, а в стали имеются более легко окисляющиеся элементы, содержание фосфора в сва­риваемой стали и присадочных материалах ограничивают 0,01 % и избегают использования флюсов и электродных покрытий, способных загрязнить металл шва вредными примесями. Некото­рое уменьшение содержания серы возможно при сварке под флю­сом или толстопокрытыми электродами за счет взаимодействия с СаО и с такими элементами, как алюминий и титан (Б. И. Медовар).
...
Другой мерой предотвращения образования горячих трещин может быть нарушение транскристаллитного строения металла шва. Для этого композицию металла шва —■ соотношение содер­жания элементов ферритизаторов и аустенитизаторов — выбирают
...
Другим фактором, определяющим повышенную склонность к образованию прежде всего кристаллизационных трещин может быть повышенная ликвационная загрязненность приграничных областей. В хромоникелевых сталях при высоком содержании основных легирующих элементов при высоких температурах, когда диффузионная подвижность атомов велика, создаются усло­вия для оттеснения примесей — серы и фосфора в кристаллизу­ющиеся последними приграничные области зерен. Здесь же могут, собираться в повышенном количестве атомы и других элементов, легирующих сталь в небольших количествах, — ниобия, молиб­дена, титана.
...
Повышенная склонность к ликвации примесей по границам зерен в высоколегированных сталях приводит к тому, что в этих зонах образуются более легкоплавкие прослойки (Б. И. Медовар) с меньшей прочностью при температурах кристаллизации, когда остальные части, ранее закристаллизовавшиеся, приобрели доста­точную прочность. Под влиянием усадочных напряжений в них возникают надрывы, переходящие в межкристаллитную трещину. В аустенитном металле сварных швов с транскристаллитным строением такая трещина может поразить весь шов, проходя по непрерывной межзеренной границе.
...
В связи с рассмотренным для предотвращения появления кристаллизационных трещин в металле аустенитных швов можно использовать особо чистые по сере и фосфору свариваемые стали и присадочные материалы. С этой целью хорошо зарекомендовали себя при сварке аустенитные стали, рафинированные электро­шлаковым переплавом или каким-либо другим методом. По­скольку в процессе сварки нельзя обеспечить снижение содержа­ния фосфора, ибо это достигается окислением, а в стали имеются более легко окисляющиеся элементы, содержание фосфора в сва­риваемой стали и присадочных материалах ограничивают 0,01 % и избегают использования флюсов и электродных покрытий, способных загрязнить металл шва вредными примесями. Некото­рое уменьшение содержания серы возможно при сварке под флю­сом или толстопокрытыми электродами за счет взаимодействия с СаО и с такими элементами, как алюминий и титан (Б. И. Медовар).
...
Другой мерой предотвращения образования горячих трещин может быть нарушение транскристаллитного строения металла шва. Для этого композицию металла шва —■ соотношение содер­жания элементов ферритизаторов и аустенитизаторов — выбирают
...
такой, чтобы шов получился не чисто аустенитным, а аустенитно-ферритным с небольшим количеством феррита (3—5%). Этот первичный б-феррит нарушает сплошность аустенитных зерен, становится прослойкой между аустенитными кристаллитами и на­рушает транскристаллизацию. Непрерывная транскристаллитная граница аустенитных зерен прерывается ферритными включе­ниями. Это важно не столько для локализации кристаллизацион­ной трещины, сколько для предотвращения образования ее в связи с тем, что нарушается сплошность межзеренного каркаса легко­плавкой прослойки при кристаллизации.
...
Выделения феррита в аустенитной шве не должны образовы­вать сплошной сетки, ибо ферритный каркас может оказать вред­ное влияние на требуемые свойства металла. Феррит как более хрупкая фаза, находясь в виде каркаса, может повлиять на хладо-стойкость стали. Он может снизить и пластичность при длительной работе в условиях высоких температур. Феррит в большей мере, чем аустенит, склонен к выделению 0
...
Помимо горячих кристаллизационных трещин в сварных швах аустенитных сталей могут возникать горячие — высокотемпера­турные — полигонизационные трещины, образующиеся в довольно узком интервале температур, несколько ниже температуры кри­сталлизации. Б. А. Мовчан показал, что в литом аустенитном металле при достаточно медленном охлаждении после кристал­лизации дефекты кристаллического строения начинают мигриро­вать, сосредоточиваться с образованием полигональных границ субзерен. Эти полигональные границы в отдельных местах могут совпадать со старыми границами аустенитных кристаллитов, с участками сосредоточения примесей, и здесь могут зарождаться трещины под влиянием напряжений, вызываемых усадкой ме­талла. Для подавления образования таких трещин можно увели­чивать скорость охлаждения с тем, чтобы не дать развиться поли-гонизации. Уменьшение опасности появления полигонизацион-ных трещин может быть достигнуто специальным легированием, уменьшающим подвижность полигонизационных границ (Б. А. Мовчан).
...
Горячие трещины могут возникать как в металле шва, так и в околошовных зонах в высокотемпературных участках, под­вергаемых оплавлению с прониканием жидкой фазы по границам зерен. При этом оплавленные пограничные обогащенные при-_ месями участки могут иметь двоякое значение для образования трещин (Б. И. Медовар). С одной стороны, при кристаллизации так же, как и в шве, по рассмотренным выше причинам они могут стать очагами образования трещин, с другой — расплав может
...
такой, чтобы шов получился не чисто аустенитным, а аустенитно-ферритным с небольшим количеством феррита (3—5%). Этот первичный б-феррит нарушает сплошность аустенитных зерен, становится прослойкой между аустенитными кристаллитами и на­рушает транскристаллизацию. Непрерывная транскристаллитная граница аустенитных зерен прерывается ферритными включе­ниями. Это важно не столько для локализации кристаллизацион­ной трещины, сколько для предотвращения образования ее в связи с тем, что нарушается сплошность межзеренного каркаса легко­плавкой прослойки при кристаллизации.
...
Выделения феррита в аустенитной шве не должны образовы­вать сплошной сетки, ибо ферритный каркас может оказать вред­ное влияние на требуемые свойства металла. Феррит как более хрупкая фаза, находясь в виде каркаса, может повлиять на хладо-стойкость стали. Он может снизить и пластичность при длительной работе в условиях высоких температур. Феррит в большей мере, чем аустенит, склонен к выделению 0
...
Помимо горячих кристаллизационных трещин в сварных швах аустенитных сталей могут возникать горячие — высокотемпера­турные — полигонизационные трещины, образующиеся в довольно узком интервале температур, несколько ниже температуры кри­сталлизации. Б. А. Мовчан показал, что в литом аустенитном металле при достаточно медленном охлаждении после кристал­лизации дефекты кристаллического строения начинают мигриро­вать, сосредоточиваться с образованием полигональных границ субзерен. Эти полигональные границы в отдельных местах могут совпадать со старыми границами аустенитных кристаллитов, с участками сосредоточения примесей, и здесь могут зарождаться трещины под влиянием напряжений, вызываемых усадкой ме­талла. Для подавления образования таких трещин можно увели­чивать скорость охлаждения с тем, чтобы не дать развиться поли-гонизации. Уменьшение опасности появления полигонизацион-ных трещин может быть достигнуто специальным легированием, уменьшающим подвижность полигонизационных границ (Б. А. Мовчан).
...
Горячие трещины могут возникать как в металле шва, так и в околошовных зонах в высокотемпературных участках, под­вергаемых оплавлению с прониканием жидкой фазы по границам зерен. При этом оплавленные пограничные обогащенные при-_ месями участки могут иметь двоякое значение для образования трещин (Б. И. Медовар). С одной стороны, при кристаллизации так же, как и в шве, по рассмотренным выше причинам они могут стать очагами образования трещин, с другой — расплав может
...
такой, чтобы шов получился не чисто аустенитным, а аустенитно-ферритным с небольшим количеством феррита (3—5%). Этот первичный б-феррит нарушает сплошность аустенитных зерен, становится прослойкой между аустенитными кристаллитами и на­рушает транскристаллизацию. Непрерывная транскристаллитная граница аустенитных зерен прерывается ферритными включе­ниями. Это важно не столько для локализации кристаллизацион­ной трещины, сколько для предотвращения образования ее в связи с тем, что нарушается сплошность межзеренного каркаса легко­плавкой прослойки при кристаллизации.
...
В сварных соединениях высоколегированных хромоникелевых сталей при определенных условиях могут образовываться и холод­ные трещины. Б. И. Медовар указывает на возможность образо­вания таких трещин в двух температурных зонах — при 500— 700° С и после полного охлаждения. Теплые трещины, образу­ющиеся при 500—700° С, связаны с фазовыми изменениями, при­водящими к повышению жаропрочности, повышению хрупкости и понижению пластичности металла. Трещины, возникающие после полного охлаждения, связаны часто с образованием мартен­сита. Холодные трещины могут быть как транскристаллитными, так и межкристаллитными. В то время, как горячие — как пра­вило, межкристаллитные.
...
Образование холодных трещин связано с фазовыми измене--ниями, имеющими место при охлаждении после сварки зоны сварного соединения. С фазовыми изменениями также связаны различные свойства сварного соединения.
...
Фазовые и структурные превращения при сварке и свойства сварных соединений. Процессы, протекающие при сварке различ­ных по назначению и исходному фазовому и структурному со­стоянию свариваемых сталей, имеют много общего. Эта общность процессов связана со следующим. У всех сталей при сварочном нагреве участки ЗТВ, примыкающие к сварному шву при сварке плавлением, или участки свариваемых поверхностей при сварке давлением находятся в основном в аустенитной состоянии. В тех случаях, когда при нагреве образуется дополнительно феррит, количество его не велико, тем более, что небольшие количества феррита оказывают положительное влияние на уменьшение воз­можности образования кристаллизационных трещин.
...
Получение аустенитного состояния в зоне сварки рассматри­ваемых сталей после завершения сварочного нагрева обеспечивает и после охлаждения создание аустенитной основы в определенных участках ЗТВ, примыкающих к участку сплавления или соеди­нения. Даже в высокопрочных мартенситно-стареющих и аусте-нитно-мартенситных сталях в указанных участках после сварки сохраняется аустенитная основа сплава. Это обстоятельство обес­печивает достаточно хорошую свариваемость практически всех высоколегированных хромоникелевых сталей.
...
Положительное значение для свариваемости рассматриваемых сталей имеет и то обстоятельство, что рост аустенитного зерна в ЗТВ этих сталей происходит в значительно меньшей степени, чем в ЗТВ углеродистых и низколегированных сталей, и уровень сварочных остаточных напряжений ниже, чем у низколегирован­ных и даже углеродистых сталей. Объясняется это более низким пределом текучести аустенитных сталей. В то же время деформация отдельных участков металла зоны сварного соединения аустенит­ных сталей по той же причине больше и, по данным В. Н. Земзина,
...
В сварных соединениях высоколегированных хромоникелевых сталей при определенных условиях могут образовываться и холод­ные трещины. Б. И. Медовар указывает на возможность образо­вания таких трещин в двух температурных зонах — при 500— 700° С и после полного охлаждения. Теплые трещины, образу­ющиеся при 500—700° С, связаны с фазовыми изменениями, при­водящими к повышению жаропрочности, повышению хрупкости и понижению пластичности металла. Трещины, возникающие после полного охлаждения, связаны часто с образованием мартен­сита. Холодные трещины могут быть как транскристаллитными, так и межкристаллитными. В то время, как горячие — как пра­вило, межкристаллитные.
...
Образование холодных трещин связано с фазовыми измене--ниями, имеющими место при охлаждении после сварки зоны сварного соединения. С фазовыми изменениями также связаны различные свойства сварного соединения.
...
Фазовые и структурные превращения при сварке и свойства сварных соединений. Процессы, протекающие при сварке различ­ных по назначению и исходному фазовому и структурному со­стоянию свариваемых сталей, имеют много общего. Эта общность процессов связана со следующим. У всех сталей при сварочном нагреве участки ЗТВ, примыкающие к сварному шву при сварке плавлением, или участки свариваемых поверхностей при сварке давлением находятся в основном в аустенитной состоянии. В тех случаях, когда при нагреве образуется дополнительно феррит, количество его не велико, тем более, что небольшие количества феррита оказывают положительное влияние на уменьшение воз­можности образования кристаллизационных трещин.
...
Получение аустенитного состояния в зоне сварки рассматри­ваемых сталей после завершения сварочного нагрева обеспечивает и после охлаждения создание аустенитной основы в определенных участках ЗТВ, примыкающих к участку сплавления или соеди­нения. Даже в высокопрочных мартенситно-стареющих и аусте-нитно-мартенситных сталях в указанных участках после сварки сохраняется аустенитная основа сплава. Это обстоятельство обес­печивает достаточно хорошую свариваемость практически всех высоколегированных хромоникелевых сталей.
...
Положительное значение для свариваемости рассматриваемых сталей имеет и то обстоятельство, что рост аустенитного зерна в ЗТВ этих сталей происходит в значительно меньшей степени, чем в ЗТВ углеродистых и низколегированных сталей, и уровень сварочных остаточных напряжений ниже, чем у низколегирован­ных и даже углеродистых сталей. Объясняется это более низким пределом текучести аустенитных сталей. В то же время деформация отдельных участков металла зоны сварного соединения аустенит­ных сталей по той же причине больше и, по данным В. Н. Земзина,
...
Фазовые и структурные превращения при сварке и свойства сварных соединений.
...
может достигать при растяже­нии 5—10%. Повышенная вели­чина возможной деформации в сварном соединении связана не только с более низким преде­лом текучести аустенитной ста­ли, но и с более высоким уров­нем временных напряжений, об­условливаемых ПОНИЖеННОЙ
...
может приводить к протеканию процессов, неблагоприятно влия­ющих на качество, свойства и работоспособность сварных соеди­нений. В участках ЗТВ, нагреваемых до более высоких темпера­тур U)^
...




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