Металловедение для сварщиков (сварка сталей)

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Металловедение для сварщиков (сварка сталей)

Предотвратить повышение склонности металла ЗТВ к МКК и локальным разрушениям можно за счет общего снижения содержания углерода в коррозионно-стойких сталях и вредных примесей в жаропрочных сталях. Для сталей последнего типа также рекомендуется не применять легирования такими элементами, как титан и ниобий. Восстановить стойкость сварных соединений сталей против МКК можно или общей термообработкой изделия, соответствующей обработке свариваемой стали, или термообработкой с длительным нагревом при 850—900° С (3— 5 ч), приводящим к диффузионному повышению концентрации хрома в обедненных приграничных участках за счет перемещения его из глубины зерна.
...
Для сварных соединений, эксплуатируемых без нагрева, повышение стойкости сварных соединений против МКК может быть достигнуто также аустенитизацией примерно при 1050—1100° С. Аустенитизация обеспечивает получение большей вязкости и пластичности у металла, чем стабилизирующий нагрев при 850—■ 900° С за счет растворения карбидов с границ зерен. Термообработка одновременно снижает уровень остаточных сварочных напряжений.
...
У разных по составу и назначению'высоколегированных хромоникелевых сталей указанные процессы в ЗТВ могут развиваться 210
...
Ориентировочные условия проведения термообработки сварных соединений некоторых высоколегированных хромоникелевых сталей
...
Ориентировочные условия проведения термообработки сварных соединений некоторых высоколегированных хромоникелевых сталей
...
низких температур, при которых могут развиться вредные для свойств процессы карбидообразования и выделения а-фазы. Кроме того, не тщательно выполненная высокотемпературная термообработка недостаточно чистых сталей или швов может привести в отдельных участках к оплавлению границ зерен, обогащенных примесями, и тем самым ухудшить, а не улучшить свойства металла. У массивных толстостенных изделий сложной формы при термообработке имеется опасность возникновения трещин в связи с пониженной теплопроводностью металла.
...
При низкотемпературной термообработке — стабилизирующем отжиге с нагревом при 850—900° С имеется опасность неблагоприятного протекания процессов карбидообразования и снижения вязкости металла. Поэтому делают все возможное, чтобы эффект, достигаемый термообработкой, получить за счет регулирования химического состава стали, при котором после сварки создается оптимальное фазовое и структурное состояние металла сварного соединения.
...
И все же бывают обстоятельства, когда термообработка необходима. Сварные соединения стали 08Х18Н10 и даже стали 12Х18Н10Т с титаном на нижнем переделе легирования при работе конструкции в серной, азотной кислотах, щелочах и других агрессивных средах следует подвергать аустенитизации или стабилизирующему отжигу для конструкций и изделий, работающих при невысоких температурах, и стабилизирующему отжигу для конструкций и изделий, работающих при повышенных температурах (450° С).
...
Для жаропрочных сложнолегированных сталей при сварке с большим тепловложением, когда сильно повреждаются различные участки ЗТВ, аустенитизация примерно с 1050—1100° С может существенно улучшить состояние и свойства сварного соединения.
...
Для высокопрочных мартенситно-стареющих сталей и сталей переходного класса термообработку не проводят, если сварку выполняли с присадочным металлом, обеспечивающим получение металла шва в аустенитной состоянии (08Х20Н6Г6 и др.). Если же металл шва по составу аналогичен свариваемой высокопрочной стали, сварное соединение необходимо подвергать упрочняющей термообработке, такой же, какой подвергали сталь. Для безуглеродистых мартенситно-стареющих сталей, предназначенных для работы при криогенных температурах, сварные соединения подвергают только закалке без последующего старения. Сварные соединения на листовом металле, выполненные сваркой давлением, термообработке не подвергают (табл. 38, рис. 101).
...
низких температур, при которых могут развиться вредные для свойств процессы карбидообразования и выделения а-фазы. Кроме того, не тщательно выполненная высокотемпературная термообработка недостаточно чистых сталей или швов может привести в отдельных участках к оплавлению границ зерен, обогащенных примесями, и тем самым ухудшить, а не улучшить свойства металла. У массивных толстостенных изделий сложной формы при термообработке имеется опасность возникновения трещин в связи с пониженной теплопроводностью металла.
...
При низкотемпературной термообработке — стабилизирующем отжиге с нагревом при 850—900° С имеется опасность неблагоприятного протекания процессов карбидообразования и снижения вязкости металла. Поэтому делают все возможное, чтобы эффект, достигаемый термообработкой, получить за счет регулирования химического состава стали, при котором после сварки создается оптимальное фазовое и структурное состояние металла сварного соединения.
...
И все же бывают обстоятельства, когда термообработка необходима. Сварные соединения стали 08Х18Н10 и даже стали 12Х18Н10Т с титаном на нижнем переделе легирования при работе конструкции в серной, азотной кислотах, щелочах и других агрессивных средах следует подвергать аустенитизации или стабилизирующему отжигу для конструкций и изделий, работающих при невысоких температурах, и стабилизирующему отжигу для конструкций и изделий, работающих при повышенных температурах (450° С).
...
Для жаропрочных сложнолегированных сталей при сварке с большим тепловложением, когда сильно повреждаются различные участки ЗТВ, аустенитизация примерно с 1050—1100° С может существенно улучшить состояние и свойства сварного соединения.
...
Для высокопрочных мартенситно-стареющих сталей и сталей переходного класса термообработку не проводят, если сварку выполняли с присадочным металлом, обеспечивающим получение металла шва в аустенитной состоянии (08Х20Н6Г6 и др.). Если же металл шва по составу аналогичен свариваемой высокопрочной стали, сварное соединение необходимо подвергать упрочняющей термообработке, такой же, какой подвергали сталь. Для безуглеродистых мартенситно-стареющих сталей, предназначенных для работы при криогенных температурах, сварные соединения подвергают только закалке без последующего старения. Сварные соединения на листовом металле, выполненные сваркой давлением, термообработке не подвергают (табл. 38, рис. 101).
...
низких температур, при которых могут развиться вредные для свойств процессы карбидообразования и выделения а-фазы. Кроме того, не тщательно выполненная высокотемпературная термообработка недостаточно чистых сталей или швов может привести в отдельных участках к оплавлению границ зерен, обогащенных примесями, и тем самым ухудшить, а не улучшить свойства металла. У массивных толстостенных изделий сложной формы при термообработке имеется опасность возникновения трещин в связи с пониженной теплопроводностью металла.
...
При низкотемпературной термообработке — стабилизирующем отжиге с нагревом при 850—900° С имеется опасность неблагоприятного протекания процессов карбидообразования и снижения вязкости металла. Поэтому делают все возможное, чтобы эффект, достигаемый термообработкой, получить за счет регулирования химического состава стали, при котором после сварки создается оптимальное фазовое и структурное состояние металла сварного соединения.
...
И все же бывают обстоятельства, когда термообработка необходима. Сварные соединения стали 08Х18Н10 и даже стали 12Х18Н10Т с титаном на нижнем переделе легирования при работе конструкции в серной, азотной кислотах, щелочах и других агрессивных средах следует подвергать аустенитизации или стабилизирующему отжигу для конструкций и изделий, работающих при невысоких температурах, и стабилизирующему отжигу для конструкций и изделий, работающих при повышенных температурах (450° С).
...
1. Применение металлоемких конструкций и изделий, у которых специфическим условием внешних воздействий — коррозионной среды, высоких температур, изнашивающих нагрузок и др., подвергается не все, а только какая-либо относительно небольшая часть изделия. Остальная, наиболее металлоемкая несущая часть этих объектов работает в обычных условиях.
...
От наружной, несущей стенки химического аппарата не требуется сопротивления коррозии, и ее можно изготовлять не из кислотостойкой высоколегированной стали а из углеродистой или низколегированной, с достаточной прочностью. Роторы турбин также рационально изготовлять комбинированными: периферийную часть (диск или обод), работающую при высокой температуре газа или перегретого пара—из высоколегированной жаропрочной стали, а остальную, центральную часть — из среднелегированной, поскольку она не нагревается до столь высоких температур. Аналогично обстоит дело с изделиями, у которых небольшая рабочая или режущая кромка работает в условиях изнашивающих нагрузок.
...
Соединение таких двух частей изделий рассмотренного типа (части высоколегированной, полностью или неполностью аустенитной, с несущей частью из углеродистой или низколегированной стали) осуществляют сваркой — в крупных изделиях, как правило, дуговой с использованием присадочных материалов, в мелких — сваркой давлением, диффузионной или какой-либо другой. Частным случаем такого сварного соединения является биметалл, где углеродистая сталь плакирована коррозионно-стойкой.
...
Для крупногабаритных аппаратов, протяженных технологических трубопроводов, крупных изделий энергомашиностроения и т. п. выполнить общую термообработку нельзя из-за больших размеров изделий и отсутствия соот- 3Р0ИНС-
...
Основные области использования сварных соединений
...
Рис. 103. Разрушение сварного соединения разнородных сталей вблизи участка сплавления аустенитного шва типа Х18Н10Т со сталью 12Х5М;
...
можностью изменения состава и структурного состояния этой зоны и прилегающих участков в процессе нагрева, который может иметь место при эксплуатации, при термообработке или даже в процессе охлаждения после сварки.
...
Любой метод сварки плавлением связан с расплавлением и перемешиванием сплавляемых сталей. При ручной дуговой или автоматической сварке под флюсом между собой сплавляются металл кромок свариваемого изделия и металл присадочного материала. Доля участия каждого из этих металлов в образовании сплавов «смешения» зависит от их химического состава и условий сварки, определяющих степень проплавления кромок свариваемого металла дугой. В. М. Земзин приводит данные по степени проплавления свариваемых кромок двух сталей — аустенитной и перлитной, отличающихся по теплофизическим свойствам (табл. 40).
...
При сварке давлением с оплавлением кромок также происходит перемешивание свариваемых металлов, однако зона перемешивания может быть меньше по протяженности и по степени проплавления в связи с тем, что при сжатии свариваемых поверхностей (осадке) практически весь жидкий металл удаляется, выдавливается, и стали свариваются в твердом высоконагретом состоянии. В этом случае за счет взаимной диффузии в процессе пребывания при высокой температуре происходит взаимное проникание в пришовные зоны легирующих элементов, по содержанию которых различаются свариваемые стали. Однако чаще всего глубина взаимодиффузии оказывается очень небольшой. Опыт показал, что даже при сварке давлением без оплавления имеет
...
Рис. 103. Разрушение сварного соединения разнородных сталей вблизи участка сплавления аустенитного шва типа Х18Н10Т со сталью 12Х5М;
...
можностью изменения состава и структурного состояния этой зоны и прилегающих участков в процессе нагрева, который может иметь место при эксплуатации, при термообработке или даже в процессе охлаждения после сварки.
...
Любой метод сварки плавлением связан с расплавлением и перемешиванием сплавляемых сталей. При ручной дуговой или автоматической сварке под флюсом между собой сплавляются металл кромок свариваемого изделия и металл присадочного материала. Доля участия каждого из этих металлов в образовании сплавов «смешения» зависит от их химического состава и условий сварки, определяющих степень проплавления кромок свариваемого металла дугой. В. М. Земзин приводит данные по степени проплавления свариваемых кромок двух сталей — аустенитной и перлитной, отличающихся по теплофизическим свойствам (табл. 40).
...
проплавление, тем шире, протяженнее вся зона смешения, состоящая из участков 7 + 2 + 5; 2) протеканием диффузионных процессов, которые будут идти с большей скоростью в жидком металле и с меньшей скоростью в кристаллизующемся участке вблизи кромки.
...
Такие условия формирования зоны сплавления в сварных соединениях разнородных сталей обусловливают образование в ней трех участков: участка /, представляющего собой основ
...
выравнивался благодаря большой скорости диффузии в жидком металле с дополнительным перемешиванием за счет воздействия сварочной дуги; участка 2,
...
Рис. 105. Определение структурного состояния зон смешения в сварных соединениях разнородных сталей по структурной диаграмме
...
проплавления. Учитывая переменный состав зоны сплавления при дальнейшем рассмотрении ее, строение и свойства будут относиться к усредненному состоянию, близкому к тому, в котором находится основная часть этой зоны — участок 1
...
Рис. 105. Определение структурного состояния зон смешения в сварных соединениях разнородных сталей по структурной диаграмме
...
При сварке материалами типа Х18Н10, низкоуглеродистых нелегированных, низко- и среднелегированных сталей образующийся мартенсит будет низкоуглеродистым, менее хрупким и менее опасным для разрушения, особенно при ограниченной степени проплавления (20—25%), когда наряду с низкоуглеродистым мартенситом в основной части зоны сплавления будет иметься значительное количество аустенита. Опыт промышленного применения электродов типа ЭА1 (Х18Н10) для сварки сталей типа 12Х5М показал, что сварные стыки, например, труб оказываются работоспособными при отсутствии высоких нагревов при эксплуатации.
...
Гораздо лучшее структурное состояние зоны сплавления получается при сварке присадочным материалом типа Х25Н13 (точка 3
...
При сварке материалами типа Х18Н10, низкоуглеродистых нелегированных, низко- и среднелегированных сталей образующийся мартенсит будет низкоуглеродистым, менее хрупким и менее опасным для разрушения, особенно при ограниченной степени проплавления (20—25%), когда наряду с низкоуглеродистым мартенситом в основной части зоны сплавления будет иметься значительное количество аустенита. Опыт промышленного применения электродов типа ЭА1 (Х18Н10) для сварки сталей типа 12Х5М показал, что сварные стыки, например, труб оказываются работоспособными при отсутствии высоких нагревов при эксплуатации.
...
Гораздо лучшее структурное состояние зоны сплавления получается при сварке присадочным материалом типа Х25Н13 (точка 3
...
стали, всегда может быть очень небольшая зона с мартенситной структурой. При прочих равных условиях размер этой зоны будет тем меньше, чем выше аустенитность присадочного материала и чем меньше степень проплавления.
...
При сварке хромистых ферритных и полуферритных сталей с 13, 17 и 28% Сг хромо-никелевыми присадочными материалами типов Х18Н10 и Х25Н13 составы промежуточных сплавов будут определяться линиями 2—4, 2—5, 2—6
...
Присадочный материал типа Х25Н13 при сварке всех трех рассматриваемых сталей дает в основной части зоны сплавления аустенитно-ферритную структуру. При сварке стали Х28 это имеет место при любом проплавлении, для сталей с 13% Сг и 17% Сг при проплавлении ниже 50%.
...
В сварном соединении разнородных сталей сосуществуют разделенные неширокой зоной сплавления промежуточного состава две стали, которые существенно отличаются по содержанию легирующих элементов, и прежде всего никеля и хрома, а также углерода и других в основном карбидообразующих элементов. Различно в этих сталях и содержание железа. Различаются чаще всего их фазовые и структурные состояния. При этом такие различные по составу и строению стали объединены общностью атомно-кристаллического строения и металлической связью.
...
В области зоны сплавления этих сталей возникают сложные обменные процессы атомами различных элементов, стремящиеся привести к минимуму свободную энергию всей разнолегированной системы сплавов одного кристаллического агрегата. Протекание этих обменных процессов обусловлено разницей в уровне свободных энергий атомов различных элементов, растворенных в находящихся в сварном контакте материалах с различной кристалли-
...
стали, всегда может быть очень небольшая зона с мартенситной структурой. При прочих равных условиях размер этой зоны будет тем меньше, чем выше аустенитность присадочного материала и чем меньше степень проплавления.
...
При сварке хромистых ферритных и полуферритных сталей с 13, 17 и 28% Сг хромо-никелевыми присадочными материалами типов Х18Н10 и Х25Н13 составы промежуточных сплавов будут определяться линиями 2—4, 2—5, 2—6
...
ческой структурой, различным состоянием самой основы — железа или, наконец, разницей концентраций каких-то элементов в кон-тактирующихся сталях.
...
Эти обменные диффузионные процессы могут развиваться при повышенных и высоких температурах, когда обеспечивается повышенная подвижность атомов растворенных элементов и железа. Поэтому изменение состава, состояния и свойств участков металла в районе зоны сплавления может происходить либо при термообработке, которую в принципе можно выполнять в широком интервале температур с нагревом вплоть до 1050—1150° С, либо при эксплуатационном нагреве, который обычно ограничен температурой 600—650° С.
...
При рассмотрении сварных соединений разнородных сталей интерес может представлять диффузия через зону раздела прежде всего хрома, никеля и железа, по содержанию которых чаще всего сильно отличаются находящиеся в сварном контакте стали, а также — углерода, поскольку опыт показал, что именно перемещение атомов этого элемента определяет возможность изменения свойств сварных соединений. Затронув вопрос о диффузии хрома, никеля, железа и углерода, отметим, что как в у-железе, так и а-железе скорость диффузии хрома, никеля, железа и других элементов, дающих растворы замещения, на несколько порядков ниже, чем скорость диффузии углерода. Так, по данным М. А. Криштала, коэффициент диффузии хрома в у-железе при 1050° С равен 58-Ю-12 см2/с, а углерода при 1000° С — около 2,6-Ю-7 см2/с. Коэффициенты диффузии никеля, железа и других элементов, дающих растворы замещения, либо одного порядка с коэффициентом диффузии хрома, либо отличаются от него не больше, чем на один порядок.
...
Такая разница в коэффициентах диффузии углерода и других перечисленных элементов приводит к тому, что при данных условиях — температуре, фазовом состоянии основы и т. п., там, где перемещение углерода будет значительным, перемещение хрома, никеля и железа будет мало заметным или даже не ощутимым. Это обстоятельство — одна из причин того, что диффузия углерода в сварных соединениях разнородных сталей оказывает большое влияние на их свойства, а диффузия других легирующих элементов имеет гораздо меньшее значение.
...
Некоторое значение диффузия легирующих элементов через границу раздела разнородных сталей может иметь при длительных нагревах до высоких температур, значительно превышающих по этим параметрам возможные условия нагрева при термообработке или эксплуатации. К. Е. Чарухина и С. А. Голованенко с соавторами приводят график изменения концентрации хрома в стали 12Х18Н10Т, находящейся в сварном контакте с нелегированной сталью СтЗ (биметалл) после нагрева при 950 и 1150° С (рис. 106). Только длительный нагрев при 1150° С дает заметное перемещение хрома из высоколегированной стали в нелегирован-
...
ческой структурой, различным состоянием самой основы — железа или, наконец, разницей концентраций каких-то элементов в кон-тактирующихся сталях.
...
Эти обменные диффузионные процессы могут развиваться при повышенных и высоких температурах, когда обеспечивается повышенная подвижность атомов растворенных элементов и железа. Поэтому изменение состава, состояния и свойств участков металла в районе зоны сплавления может происходить либо при термообработке, которую в принципе можно выполнять в широком интервале температур с нагревом вплоть до 1050—1150° С, либо при эксплуатационном нагреве, который обычно ограничен температурой 600—650° С.
...
При рассмотрении сварных соединений разнородных сталей интерес может представлять диффузия через зону раздела прежде всего хрома, никеля и железа, по содержанию которых чаще всего сильно отличаются находящиеся в сварном контакте стали, а также — углерода, поскольку опыт показал, что именно перемещение атомов этого элемента определяет возможность изменения свойств сварных соединений. Затронув вопрос о диффузии хрома, никеля, железа и углерода, отметим, что как в у-железе, так и а-железе скорость диффузии хрома, никеля, железа и других элементов, дающих растворы замещения, на несколько порядков ниже, чем скорость диффузии углерода. Так, по данным М. А. Криштала, коэффициент диффузии хрома в у-железе при 1050° С равен 58-Ю-12 см2/с, а углерода при 1000° С — около 2,6-Ю-7 см2/с. Коэффициенты диффузии никеля, железа и других элементов, дающих растворы замещения, либо одного порядка с коэффициентом диффузии хрома, либо отличаются от него не больше, чем на один порядок.
...
Такая разница в коэффициентах диффузии углерода и других перечисленных элементов приводит к тому, что при данных условиях — температуре, фазовом состоянии основы и т. п., там, где перемещение углерода будет значительным, перемещение хрома, никеля и железа будет мало заметным или даже не ощутимым. Это обстоятельство — одна из причин того, что диффузия углерода в сварных соединениях разнородных сталей оказывает большое влияние на их свойства, а диффузия других легирующих элементов имеет гораздо меньшее значение.
...
Некоторое значение диффузия легирующих элементов через границу раздела разнородных сталей может иметь при длительных нагревах до высоких температур, значительно превышающих по этим параметрам возможные условия нагрева при термообработке или эксплуатации. К. Е. Чарухина и С. А. Голованенко с соавторами приводят график изменения концентрации хрома в стали 12Х18Н10Т, находящейся в сварном контакте с нелегированной сталью СтЗ (биметалл) после нагрева при 950 и 1150° С (рис. 106). Только длительный нагрев при 1150° С дает заметное перемещение хрома из высоколегированной стали в нелегирован-
...
ческой структурой, различным состоянием самой основы — железа или, наконец, разницей концентраций каких-то элементов в кон-тактирующихся сталях.
...
ную и некоторое повышение твердости приграничного участка нелегированной стали. Такое перемещение хрома (закономерность перемещения никеля и других элементов в этих условиях практически аналогична) и связанное с этим очень небольшое изменение свойств (твердость — рис. 106, б), которое может иметь место только при высокотемпературной термообработке, для агрегатных свойств сварного соединения практического значения не имеет. Возможные расстояния перемещения тех же элементов при более низких температурах эксплуатации (500—600 вплоть до 700° С) даже при очень большой продолжительности пребывания при этих температурах значительно меньше и менее значимы для свойств.
...
Практически важное, а подчас определяющее значение для свойств и работоспособности сварных соединений разнородных сталей имеет перемещение углерода через зону сплавления. Это перемещение углерода, как видно на рис. 39, способно привести к образованию обезуглероженной бесперлитной зоны на углеродистой или низколегированной стали и примыкающей к ней науглероженной зоны, которая в зависимости от состава этой части сварного соединения и условий сварки (степени проплавления) может быть мартенситной, мартенситно-аустенитной, аусте-нитно-карбидной. Такое изменение структурного состояния в зоне сплавления приводит к резкому скачкообразному изменению свойств на участке очень малой протяженности.
...
На рис. 107 представлен график изменения твердости в участке сплавления сварного соединения стали ЗОХМА с металлом шва 08Х18Н10 после нагрева при 700° С в течение 100 ч. Перемещение углерода из стали ЗОХМА в аустенитный шов привело к образованию науглероженной зоны с высокой твердостью порядка НУ
...
Образование такой неоднородности свойств, как следствие химической неоднородности по содержанию углерода, способно значительно ухудшить различные характеристики общих свойств сварных соединений. Особенно заметно ухудшаются свой
...
Рис. 107. Твердость в участке сплавления сварного соединения стали ЗОХМА со швом типа 08Х18Н10 после нагрева при 700° С
...
ностью развития местных микропластических деформаций, например длительная прочность и выносливость. Ухудшение этих свойств, по-видимому, связано с наличием обез-углероженной разупрочненной зоны, по которой и происходит зарождение и развитие разрушения (см. рис. 103, б).
...
Так, например, при испытании образцов сварных соединений стали ЗОХМА с металлом шва типа 18Х5М, где после нагрева ниже температуры А х
...
Для эффективного использования сварных соединений в промышленности (см. табл. 39) необходимо установить условия, обеспечивающие минимальное развитие диффузионной неоднородности при термообработке и длительных рабочих нагревах. Эти условия в дополнение к тому, что обеспечивает минимальную химическую
...
Длительная прочность при 600° сварных соединений стали ЗОХМА с металлом шва 18Х5М
...
Рис. 108. Схема, иллюстрирующая причины перемещения углерода в сплавлении разнородных сталей. Сплошные линии — исходная концентрация углерода в стали, штриховые — после длительного нагрева ниже Ati
...
Рис. 109. Влияние содержания легирующих элементов в легированной // стали, находящейся в сварном контакте с нелегированной /, на величину обезуглероженного слоя после нагрева при 700° С 100 ч
...
рованные порознь разными количествами марганца, хрома, вольфрама, ванадия, ниобия, кремния и никеля, при содержании в них ~0,1% С после нагрева при 700° С 100 ч (рис. 109). Полученные сведения позволяют судить об относительном влиянии различных легирующих элементов на активность углерода в феррите.
...
Действительно, если проследить за влиянием легирования, исчисляя количество введенных элементов в атомных процентах (рис. 109, б), то степень влияния их на понижение активности углерода в растворе возрастает с увеличением степени химического сродства легирующего элемента к углероду. Из графика на рис. 109, а
...
Рис. 109. Влияние содержания легирующих элементов в легированной // стали, находящейся в сварном контакте с нелегированной /, на величину обезуглероженного слоя после нагрева при 700° С 100 ч
...
рованные порознь разными количествами марганца, хрома, вольфрама, ванадия, ниобия, кремния и никеля, при содержании в них ~0,1% С после нагрева при 700° С 100 ч (рис. 109). Полученные сведения позволяют судить об относительном влиянии различных легирующих элементов на активность углерода в феррите.
...
Действительно, если проследить за влиянием легирования, исчисляя количество введенных элементов в атомных процентах (рис. 109, б), то степень влияния их на понижение активности углерода в растворе возрастает с увеличением степени химического сродства легирующего элемента к углероду. Из графика на рис. 109, а
...
структурной неоднородности при эксплуатационном нагреве эффективнее всего за счет изменения содержания хрома и марганца для понижения активности углерода и никеля — для повышения активности углерода. Использовать кремний для повышения активности нецелесообразно, так как этот элемент неблагоприятно влияет на вязкость. Активные карбидообразователи: ниобий, вольфрам и молибден в тех количествах, в каких их можно вводить в конструкционную сталь (до 0,5%), мало влияют на изменение активности углерода. Эффективным может быть введение небольших количеств ванадия.
...
Влияние легирующих элементов на активность углерода в растворе зависит от содержания углерода в легированной стали и определяется рассмотренным ранее критическим значением отношения Ме/С (гл. VII). Поскольку на энергетическое состояние кристаллической решетки основы стали (феррита) легирующий карбидообразующий элемент влияет, только находясь в растворе, поэтому при докритическом его содержании (Ме/С < k),
...
Судя по графикам на рис. 109 и ПО, особенно активное понижение активности углерода (рост обезуглероженного слоя) происходит на начальной стадии легирования, дальнейшее увеличение легирования приводит к замедлению приращения глубины обезуглероживания, и кривые становятся более пологими. Особенно хорошо это видно на примере вольфрама. Поэтому можно ожидать, что для каждого элемента имеется какой-то характерный уровень легирования, выше которого практически
...
структурной неоднородности при эксплуатационном нагреве эффективнее всего за счет изменения содержания хрома и марганца для понижения активности углерода и никеля — для повышения активности углерода. Использовать кремний для повышения активности нецелесообразно, так как этот элемент неблагоприятно влияет на вязкость. Активные карбидообразователи: ниобий, вольфрам и молибден в тех количествах, в каких их можно вводить в конструкционную сталь (до 0,5%), мало влияют на изменение активности углерода. Эффективным может быть введение небольших количеств ванадия.
...
Влияние легирующих элементов на активность углерода в растворе зависит от содержания углерода в легированной стали и определяется рассмотренным ранее критическим значением отношения Ме/С (гл. VII). Поскольку на энергетическое состояние кристаллической решетки основы стали (феррита) легирующий карбидообразующий элемент влияет, только находясь в растворе, поэтому при докритическом его содержании (Ме/С < k),
...
Судя по графикам на рис. 109 и ПО, особенно активное понижение активности углерода (рост обезуглероженного слоя) происходит на начальной стадии легирования, дальнейшее увеличение легирования приводит к замедлению приращения глубины обезуглероживания, и кривые становятся более пологими. Особенно хорошо это видно на примере вольфрама. Поэтому можно ожидать, что для каждого элемента имеется какой-то характерный уровень легирования, выше которого практически
...
не происходит дальней шего влияния его на образование структурной неоднородности в участке сплавления сварных соединений разнородных сталей. Ю. Н. Готальский считает, что для хрома при закритическом его содержании сверх 6% пре
...
структурной неоднородности. По-видимому, такое затухающее влияние количества легирующего элемента на величину обезуглероженной зоны в контактирующей нелегированной стали связано не с затуханием влияния на изменение активности углерода в растворе, а с тем, что процесс обезуглероживания происходит диффузионно и подчиняется параболическому закону диффузии (гл. III). Проверка соответствия кинетики обезуглероживания диффузионной закономерности полностью подтверждает это предположение (рис. 111).
...
Приведенные на рис. 109 и ПО графики позволяют ориентировочно определять составы разнородных свариваемых низко-и среднелегированных сталей, при которых нагрев не будет вызывать образования диффузионной неоднородности по углероду на границе сплавления. Для этого содержание легирующих элементов в каждой из сталей должно быть таким, чтобы они были способны вызвать одинаковую степень обезуглероживания в сварном контакте на нелегированной стали. Собственно, такой же принцип может быть заложен в основу получения устойчивых против образования структурной неоднородности в участке сплавления сварных соединений низко- или среднелегированных сталей с аустенитными сталями или швами, а также хромистых ферритных сталей с аустенитными.
...
Высокое содержание хрома в аустенитных сталях, даже при наличии повышенного содержания углерода, предопределяет высокое закритическое отношение Cr/С и сильное понижение активности углерода. Содержание 10% №, повышающего активность углерода в растворе, оказывается далеко недостаточным, чтобы компенсировать противоположное действие хрома. Кроме того, более высокая растворимость углерода в аустените также определяет более низкую активность углерода в аустените, чем в феррите. Поэтому сварное соединение, в котором сталь типа 08Х18Н10 находится в контакте с углеродистой или низко- и даже средне-легированной сталью, всегда склонно к образованию диффузионной неоднородности при нагреве. Это обстоятельство подтверждается микрофотографиями сварных соединений на рис. 112. Если сочетание сталей 15 и 12Х18Н10Т неустойчиво против обра-230 т
...
не происходит дальней шего влияния его на образование структурной неоднородности в участке сплавления сварных соединений разнородных сталей. Ю. Н. Готальский считает, что для хрома при закритическом его содержании сверх 6% пре
...
чования структурной неоднородности на границе сплавления, то сочетание стали 12Х5М с 12Х18Н10Т дает зону сплавления без развития диффузионной неоднородности даже при нагреве на 700°С.
...
Использовав нелегированную сталь с 0,16% С в качестве эталона, как и в ранее описанных случаях, были произведены нагревы сварных соединений этой стали с разными по содержанию никеля аустенитными сталями и ферритной сталью 08X13. Приведенные в табл. 43 экспериментальные данные наряду с данными рис. 109 и 110 могут служить основой для выбора составов высоколегированных аустенитных сталей и сплавов, при которых в участке сплавления с легированными неаустенитными не будет образовываться при нагреве диффузионной неоднородности по углероду. Так, для сварки стали, содержащей более 3% Сг (например,
...
чования структурной неоднородности на границе сплавления, то сочетание стали 12Х5М с 12Х18Н10Т дает зону сплавления без развития диффузионной неоднородности даже при нагреве на 700°С.
...
12Х5М), использование присадочных материалов типа Х25Н20 Х25Н40М7 и др., дающих в участке сплавления с нелегированной сталью обез-
...
Величина обезуглероженного слоя на нелегированной стали с
...
образующихся на границе сплавов. Уменьшение содержания углерода в граничных участках со стороны неаустенитной стали должно способствовать уменьшению запаса аустенитности в этой части (участок 2
...
Кроме того, этот мартенсит в связи с низким содержанием углерода должен иметь повышенную вязкость. Повышение содержания углерода в граничных участках со стороны аустенитной стали (участок 3
...
В сварных соединениях разнородных сталей необходимо считаться с различием теплофизических свойств неаустенитных и аустенитных сталей. Из табл. 44 видно, что у аустенитной стали типа 08Х18Н10 коэффициент теплового расширения отличается от этой же характеристики перлитной низколегированной стали примерно на 25—30%,
...
В условиях циклических нагревов разность в коэффициентах теплового расширения оказывается особенно опасной, ибо может привести в этих условиях к образованию и развитию трещин. Поэтому при выборе сварочных материалов для сварки неаустенитной стали с аустенитной следует пользоваться электродами или сварочными проволоками, дающими шов с промежуточным тепловым расширением, а при сварке неаустенитных сталей аустенитными швами — сварочными материалами с высоким содержанием никеля, дающими металл шва с коэффициентом теплового расширения, близким к этой характеристике свариваемой стали (табл. 44).
...
Опыт многолетнего применения сварки для соединения разнородных сталей показал надежную работоспссобность таких конструкций (табл. 45).
...
образующихся на границе сплавов. Уменьшение содержания углерода в граничных участках со стороны неаустенитной стали должно способствовать уменьшению запаса аустенитности в этой части (участок 2
...
Кроме того, этот мартенсит в связи с низким содержанием углерода должен иметь повышенную вязкость. Повышение содержания углерода в граничных участках со стороны аустенитной стали (участок 3
...
В сварных соединениях разнородных сталей необходимо считаться с различием теплофизических свойств неаустенитных и аустенитных сталей. Из табл. 44 видно, что у аустенитной стали типа 08Х18Н10 коэффициент теплового расширения отличается от этой же характеристики перлитной низколегированной стали примерно на 25—30%,
...
Твердосплавные покрытия на рабочих участках различных изделий и инструментов, работающих в условиях изнашивания, чаще всего абразивной средой, наносят на основной металл как правило методами дуговой или газопламенной наплавки. В последние годы разработаны и применяются и другие способы нанесения твердых износостойких покрытий: наплавка трением, напыление в вакууме, объемное армирование и др., однако они не нашли еще столь широкого использования, как дуговая наплавка.
...
Твердосплавные покрытия, работающие при различных условиях изнашивающего воздействия абразивной среды (ударно-абразивное воздействие, воздействие закрепленного и незакрепленного абразива и пр.), представляют собой чаще всего сплавы на основе железа, по составу и строению занимающие промежуточное место между инструментальными сталями и чугунами, хотя имеются наплавочные материалы и с невысоким содержанием углерода (—0,4—0,7%).
...
\/Условия воздействия на металл абразивной среды и разрушение ею металлической поверхности предопределяют необходимый состав, микростроение и фазовое состояние и свойства наплавленного металла./Хотя механизм взаимодействия абразивных частиц с изнашиваемой поверхностью и механизм ее разрушения не вполне ясны, исследования М. М. Хрущова, М. А. Бабичева, Б. И. Костецкого, И. В. Крагельского, В. Н. Виноградова, Г. К. Шрейбера, Г. М. Сорокина и др. позволяют рассматривать этот процесс как многостадийный. Каждая из стадий в различных условиях работы может протекать по-разному, соответственно изменяя состояние рабочей поверхности металла.
...
В зависимости от размеров и свойств (твердости и прочности) абразивных частиц, а также от характера нагрузки (ударная, безударная, циклическая, постоянная и пр.) абразив может внедряться в металл (мелкий, сыпучий абразив) и затем его резать или деформировать, деформировать и разрушать металл без внедрения в него (монолитный абразив), создавать наклеп и разрушение, при ударном воздействии вызывать деформирование металла, усталостное и хрупкое разрушение.
...
Для Противодействия такому воздействию внешней среды металл должен иметь твердую составляющую, сопротивляющуюся воздействию абразива. Такой составляющей в металле чаще всего являются карбиды./Эти карбиды должны быть связаны матрицей, свойства которой имеют двоякое значение; она скрепляет карбидные частицы и сама непосредственно противодействует изнашиванию. Так, твердая матрица (мартенсит) будет сама по себе противодействовать абразиву. Вязкая, матрица из нестабильного аустенита также может обеспечить высокую износостойкость, так как, с одной стороны, она обеспечивает хорошее закрепление карбидов и сопротивление металла ударным нагрузкам, а с другой — под влиянием воздействия абразива, в определенных условиях, она может претерпевать мартенситное превращение в поверхностном слое с повышением за счет этого сопротивления воздействию абразива. Таким образом, в износостойком наплавленном металле определяющее значение имеют карбидная фаза сплава и его основа — матрица.
...
Разнообразие условий работы привело к созданию очень большого числа износостойких армирующих покрытий. Наплавочные сплавы на железной основе содержат 0,7—2,5% С и редко 0,3— 3,5% С. Пределы легирования по углероду однотипного материала составляют 0,2—0,4 %. Наиболее применимы для легирования хром и марганец, хотя многие сплавы легированы также вольфрамом, ванадием, бором и никелем. Реже в сплавы вводят титан, молибден, кремний, кобальт.
...
\/ По структурному состоянию износостойкие наплавки можно классифицировать на мартенситно-карбидные (М
...
Рис. 115. Микроструктура наплавленного металла типа'30Х25РС при наплавке на токе 140—150 А (а) и 200 — 220 А (б") X
...
Рассматривая корреляцию износостойкости с твердостью, необходимо учитывать вид износа. При ударно-абразивном изнашивании наличие ударных нагрузок приводит к тому, что сплавы с наиболее высокой твердостью (Л +
...
Структурное состояние износостойкого наплавленного металла в основном определяется его составом. Однако влияние может оказать и технология наплавки — тепловой режим процесса. Увеличение погонной энергии при наплавке, увеличение сварочного тока, уменьшение скорости перемещения наплавочного электрода (источника теплоты) приводит к увеличению длительности существования ванночки жидкого металла и уменьшению скорости охлаждения наплавленного металла. То же достигается при предварительном подогреве наплавляемого металла. Такие условия приводят к увеличению размеров кристаллизующихся фаз — например, первичных карбидов в заэвтектоидных сплавах (рис. 115). В связи с этим условия ведения процесса наплавки должны быть жестко регламентированы для избежания ухудшения свойств наплавленного металла.
...
Некоторое влияние на строение и свойства наплавленного металла может оказать термообработка. Однако при больших размерах наплавляемых изделий ее подчас трудно осуществить, да и радикального изменения свойств наплавленного металла достигнуть чаще всего нельзя. В заэвтектических сплавах свойства в основном определяются первичными карбидами, а повлиять на
...
Рис. 115. Микроструктура наплавленного металла типа'30Х25РС при наплавке на токе 140—150 А (а) и 200 — 220 А (б") X
...
Рассматривая корреляцию износостойкости с твердостью, необходимо учитывать вид износа. При ударно-абразивном изнашивании наличие ударных нагрузок приводит к тому, что сплавы с наиболее высокой твердостью (Л +
...
них термической обработкой нельзя. В доэвтектических сплавах с ледебуритом доступная термическая обработка — высокий отпуск также мало меняет свойства, так как основное влияние на них оказывают карбиды ледебурита. ^Если в этих сплавах имеется мартенсит, то высоким отпуском можно несколько улучшить ударостойкость сплава. Если же в сплавах имеется аустенит, то при высоком отпуске могут быть только ухудшены свойства, так как распад аустенита понизит ударостойкость и не изменит практически износостойкости, определяемой главным образом неизменяющейся при отпуске карбидной фазой. Высокий отпуск может оказаться полезным только для наплавленного металла с невысоким (0,8—1%) содержанием углерода. В этих случаях в зависимости от состава металла и структурного состояния после наплавки высокий отпуск может привести к различного рода изменениям — снятию напряжений, распаду остаточного аустенита, коагуляции вторичных карбидов и др.
...
Важное значение для работоспособности наплавленных изделий имеет надежность связи наплавленного металла с основным. Основным металлом чаще всего бывает низко- или среднеуглеро-дистая сталь, а наплавленным — высокоуглеродистый, высоколегированный сплав. Строение и свойства участка сплавления этих двух материалов будут зависеть от степени проплавления, характера промежуточных сплавов и диффузии углерода в приграничных участках.
...
При наплавке на низкоуглеродистую сталь (0,2% С), в зависимости от состава наплавляемого металла, в зоне сплавления могут получаться структуры с превалирующим количеством мартенсита или аустенита без карбидов или с карбидами в зависимости от содержания углерода и карбидообразующих элементов (рис. 116).
...
Структурное состояние участка сплавления, а следовательно, и его свойства зависят также от диффузии углерода из наплавленного металла в основной или, наоборот, из основного металла в высоколегированный наплавленный. При температурах выше А3
...
них термической обработкой нельзя. В доэвтектических сплавах с ледебуритом доступная термическая обработка — высокий отпуск также мало меняет свойства, так как основное влияние на них оказывают карбиды ледебурита. ^Если в этих сплавах имеется мартенсит, то высоким отпуском можно несколько улучшить ударостойкость сплава. Если же в сплавах имеется аустенит, то при высоком отпуске могут быть только ухудшены свойства, так как распад аустенита понизит ударостойкость и не изменит практически износостойкости, определяемой главным образом неизменяющейся при отпуске карбидной фазой. Высокий отпуск может оказаться полезным только для наплавленного металла с невысоким (0,8—1%) содержанием углерода. В этих случаях в зависимости от состава металла и структурного состояния после наплавки высокий отпуск может привести к различного рода изменениям — снятию напряжений, распаду остаточного аустенита, коагуляции вторичных карбидов и др.
...
Важное значение для работоспособности наплавленных изделий имеет надежность связи наплавленного металла с основным. Основным металлом чаще всего бывает низко- или среднеуглеро-дистая сталь, а наплавленным — высокоуглеродистый, высоколегированный сплав. Строение и свойства участка сплавления этих двух материалов будут зависеть от степени проплавления, характера промежуточных сплавов и диффузии углерода в приграничных участках.
...
При наплавке на низкоуглеродистую сталь (0,2% С), в зависимости от состава наплавляемого металла, в зоне сплавления могут получаться структуры с превалирующим количеством мартенсита или аустенита без карбидов или с карбидами в зависимости от содержания углерода и карбидообразующих элементов (рис. 116).
...
Структурное состояние участка сплавления, а следовательно, и его свойства зависят также от диффузии углерода из наплавленного металла в основной или, наоборот, из основного металла в высоколегированный наплавленный. При температурах выше А3
...
Рис. 116. Микроструктура участков сплавления основного металла стали 20 с наплавленным типа 25Х27РС (а), 09Х4В18Ф (о") и 05Х2М (в); Х5Б0
...
Таким образом, для улучшения связи наплавленного металла с основным полезно удлинить время пребывания соединения при температуре выше А3
...
Карбиды в износостойком наплавленном металле являются основной фазой, оказывающей сопротивление действию твердых абразивных частиц. При твердости абразивов более 1000 кгс/мм2 даже мартенсит высокоуглеродистых сталей не может сопроти-
...
Рис. 116. Микроструктура участков сплавления основного металла стали 20 с наплавленным типа 25Х27РС (а), 09Х4В18Ф (о") и 05Х2М (в); Х5Б0
...
Таким образом, для улучшения связи наплавленного металла с основным полезно удлинить время пребывания соединения при температуре выше А3
...
Карбиды в износостойком наплавленном металле являются основной фазой, оказывающей сопротивление действию твердых абразивных частиц. При твердости абразивов более 1000 кгс/мм2 даже мартенсит высокоуглеродистых сталей не может сопроти-
...
вляться внедрению этих частиц в металл. В структуре металла только карбиды и их производные (карбобориды) могут иметь твердость выше твердости абразивных частиц. Ниже приведены приближенные значения твердости различных карбидов и абразивов.
...
от карбида одного типа к другому (более легированному, устойчивому и твердому) увеличивается износостойкость. По завершении возможных преобразований в карбидной фазе дальнейшее увеличение содержания легирующего элемента приводит к растворению его в феррите (или другой основе). При этом износостойкость также может возрастать, особенно в тех случаях, когда повышение легирования основы связано с образованием мартенсита или другой неравновесной структуры.
...
Рассмотренное хорошо подтверждается примером рис. 118 на хромистых сталях. У сталей с 2% Cr при 1% С не достигается критическая величина Cr/С и карбидная фаза состоит из карбида цементитного типа Fe3C или (Fe, Сг)3С. В интервале легирования до 5% хрома происходит переход через критическое значение Сг/С и при 5,5% Cr карбидная фаза состоит из карбида типа Сг,С3 или (Cr, Fe)7C3. Износостойкость при этом существенно возрастает. При дальнейшем увеличении содержания хрома до 14% карбидная фаза преобразуется в карбид типа Сг23С6 или (Cr, Fe)23Ce. Переход от карбида типа Сг,С3 к карбиду типа Сг23С6 сопровождается также повышением износостойкости, но меньшим, чем переход от цементитного карбида к специальному. Дальнейшее увеличение содержания хрома сопровождается небольшим приростом износостойкости, связанным, по-видимому, с увеличением содержания хрома в основе, где главную часть составляет очевидно феррит или феррит с аустенитом.
...
В сталях со значительно меньшим содержанием углерода (0,4%) переход через критическую величину Cr/С происходит при содержании хрома меньше 2%. Поэтому стали с 2% Cr и 0,4% С не имеют в карбидной фазе цементита. Однако износостойкость этих сплавов ниже, чем у ранее рассмотренных более высокоуглеродистых сталей в связи со значительно меньшим
...
от карбида одного типа к другому (более легированному, устойчивому и твердому) увеличивается износостойкость. По завершении возможных преобразований в карбидной фазе дальнейшее увеличение содержания легирующего элемента приводит к растворению его в феррите (или другой основе). При этом износостойкость также может возрастать, особенно в тех случаях, когда повышение легирования основы связано с образованием мартенсита или другой неравновесной структуры.
...
Рассмотренное хорошо подтверждается примером рис. 118 на хромистых сталях. У сталей с 2% Cr при 1% С не достигается критическая величина Cr/С и карбидная фаза состоит из карбида цементитного типа Fe3C или (Fe, Сг)3С. В интервале легирования до 5% хрома происходит переход через критическое значение Сг/С и при 5,5% Cr карбидная фаза состоит из карбида типа Сг,С3 или (Cr, Fe)7C3. Износостойкость при этом существенно возрастает. При дальнейшем увеличении содержания хрома до 14% карбидная фаза преобразуется в карбид типа Сг23С6 или (Cr, Fe)23Ce. Переход от карбида типа Сг,С3 к карбиду типа Сг23С6 сопровождается также повышением износостойкости, но меньшим, чем переход от цементитного карбида к специальному. Дальнейшее увеличение содержания хрома сопровождается небольшим приростом износостойкости, связанным, по-видимому, с увеличением содержания хрома в основе, где главную часть составляет очевидно феррит или феррит с аустенитом.
...
Типы карбидов, количество карбидной фазы и коэффициенты износостойкости наплавленного металла
...
без ударов, тем более, при наличии вязкой аустенитной матрицы влияние формы и размеров карбидных выделений при неизменном их количестве — невелико. С переходом к прочной матрице, но также при отсутствии ударов значение размеров и формы карбидов несколько увеличивается, но также не оказывает решающего влияния на износостойкость материала. В первом случае (аустенитная матрица) отсутствие влияния размеров и формы карбидов на износостойкость определяется тем', что все карбиды хорошо закреплены в вязкой матрице и не выкрашиваются, а суммарная контактная поверхность мелких и крупных карбидов разной формы приблизительно одинакова. Во втором случае (мартенсит-ная матрица) роль карбидов как твердой фазы несколько снижается в связи с высокой твердостью основы, однако, в этом случае металл с крупными карбидами может оказаться менее работоспособным в связи с повышенной возможностью выкрашивания твердой контактной поверхности с большой площадью.
...
Особое значение форма и размеры карбидов приобретают при действии одновременно с изнашивающими ударных нагрузок. В этих условиях работают различные грунто- и породоразрабаты-вающие инструменты, детали шаровых мельниц и пр. При наличии ударных воздействий твердых тел о металлическую поверхность меняется схема ее разрушения. Приобретает значение сопротивление динамическому воздействию составляющих микроструктуры, и в том числе карбидов, как наиболее хрупкой части. Однако и в этом случае вязкая основа, прочно удерживающая карбиды и способная деформироваться под влиянием ударных воздействий по абразиву, уменьшает вредное влияние на разрушение рабочих поверхностей увеличения размеров карбидных выделений.
...
Характер основы, матрицы, в которой расположены твердые карбидные частицы, как видно из ранее приведенного материала, не имеет решающего влияния для износостойкости в условиях трения по абразиву без ударов. При малом количестве карбидной фазы (4—5%) переход от мягкой матрицы к мартенситной связан с повышением износостойкости (рис. 117, сплавы с 0,4% С). При значительном количестве карбидной фазы, когда она оказывает решающее влияние на износостойкость, роль основы сплава уменьшается. При любом количестве карбидной фазы большое значение характер основы приобретает при наличии наряду с износом трением и ударных нагрузок.
...
Рассматривая роль карбидной фазы в износостойком наплавленном металле, необходимо остановиться на роли бора, который часто вводят в эти сплавы. Бор в высокоуглеродистых сплавах значительно увеличивает их общую твердость и износостойкость, однако ударостойкость при этом сильно снижается (табл. 47).
...
Характер изменения микроструктуры при введении бора представлен на рис. 119. Из приведенных экспериментальных данных видно, что бор, по-видимому, существенно смещает в сторону меньших значений критическую величину отношения Ме/С.
...
без ударов, тем более, при наличии вязкой аустенитной матрицы влияние формы и размеров карбидных выделений при неизменном их количестве — невелико. С переходом к прочной матрице, но также при отсутствии ударов значение размеров и формы карбидов несколько увеличивается, но также не оказывает решающего влияния на износостойкость материала. В первом случае (аустенитная матрица) отсутствие влияния размеров и формы карбидов на износостойкость определяется тем', что все карбиды хорошо закреплены в вязкой матрице и не выкрашиваются, а суммарная контактная поверхность мелких и крупных карбидов разной формы приблизительно одинакова. Во втором случае (мартенсит-ная матрица) роль карбидов как твердой фазы несколько снижается в связи с высокой твердостью основы, однако, в этом случае металл с крупными карбидами может оказаться менее работоспособным в связи с повышенной возможностью выкрашивания твердой контактной поверхности с большой площадью.
...
Особое значение форма и размеры карбидов приобретают при действии одновременно с изнашивающими ударных нагрузок. В этих условиях работают различные грунто- и породоразрабаты-вающие инструменты, детали шаровых мельниц и пр. При наличии ударных воздействий твердых тел о металлическую поверхность меняется схема ее разрушения. Приобретает значение сопротивление динамическому воздействию составляющих микроструктуры, и в том числе карбидов, как наиболее хрупкой части. Однако и в этом случае вязкая основа, прочно удерживающая карбиды и способная деформироваться под влиянием ударных воздействий по абразиву, уменьшает вредное влияние на разрушение рабочих поверхностей увеличения размеров карбидных выделений.
...
Характер основы, матрицы, в которой расположены твердые карбидные частицы, как видно из ранее приведенного материала, не имеет решающего влияния для износостойкости в условиях трения по абразиву без ударов. При малом количестве карбидной фазы (4—5%) переход от мягкой матрицы к мартенситной связан с повышением износостойкости (рис. 117, сплавы с 0,4% С). При значительном количестве карбидной фазы, когда она оказывает решающее влияние на износостойкость, роль основы сплава уменьшается. При любом количестве карбидной фазы большое значение характер основы приобретает при наличии наряду с износом трением и ударных нагрузок.
...
Рассматривая роль карбидной фазы в износостойком наплавленном металле, необходимо остановиться на роли бора, который часто вводят в эти сплавы. Бор в высокоуглеродистых сплавах значительно увеличивает их общую твердость и износостойкость, однако ударостойкость при этом сильно снижается (табл. 47).
...
Характер изменения микроструктуры при введении бора представлен на рис. 119. Из приведенных экспериментальных данных видно, что бор, по-видимому, существенно смещает в сторону меньших значений критическую величину отношения Ме/С.
...
без ударов, тем более, при наличии вязкой аустенитной матрицы влияние формы и размеров карбидных выделений при неизменном их количестве — невелико. С переходом к прочной матрице, но также при отсутствии ударов значение размеров и формы карбидов несколько увеличивается, но также не оказывает решающего влияния на износостойкость материала. В первом случае (аустенитная матрица) отсутствие влияния размеров и формы карбидов на износостойкость определяется тем', что все карбиды хорошо закреплены в вязкой матрице и не выкрашиваются, а суммарная контактная поверхность мелких и крупных карбидов разной формы приблизительно одинакова. Во втором случае (мартенсит-ная матрица) роль карбидов как твердой фазы несколько снижается в связи с высокой твердостью основы, однако, в этом случае металл с крупными карбидами может оказаться менее работоспособным в связи с повышенной возможностью выкрашивания твердой контактной поверхности с большой площадью.
...
и карбоборидных выделений и образованием замкнутых контуров, которые при ударах разрушаются даже при сравнительно вязкой матрице. Разрушение такой утолщенной сетки и полусетки связано, по-видимому, с создающимися в ней условиями напряженного состояния при динамической^нагрузке.
...
Состояние основы сплава, ее структура и свойства имеют значение, когда изнашивание металла абразивом сопровождается воздействием ударных нагрузок. При любом состоянии карбидной фазы — ее кристаллическом стрсении, размерах выделений и их форме, склонность к разрушению, или, наоборот, сопротивляемость разрушению износостойкого наплавленного металла главным образом следует связывать с тем, какой является матрица сплава и каковы ее свойства. Матрица сплава по объему или площади сечения, как правило, должна занимать большую долю, чем карбиды. Обычно объем карбидов составляет до 20% и реже до 40%, а остальное занимает матрица. От ее состояния и свойств зависит, прочно ли будут удерживаться карбиды при воздействии абразивных частиц и ударов, как будут распространяться зарождающиеся в отдельных местах очаги разрушения. Наряду с этим сснова также может внести свой вклад в износостойкость материала. Наиболее износостойкой основой является мартенсит. Хорошо закрепляет твердые частицы и имеет хорошую вязкость аустенит. Смешанная аустенитно-мартенситная основа может иметь хорошую износостойкость и вязкость и явиться во многих случаях наилучшей матрицей. Хорошее сопротивление износу при трении по абразиву с ударами должно обеспечиваться матрицей из нестабильного аустенита, так как хорошо цементируя карбидные частицы, такая сснова, распадаясь в рабочем слое на мартенсит, дает повышение износостойкости. Феррит, как основа, хуже аустенита. Прежде всего, в связи с меньшей вязкостью, а также и потому, что и прочность и твердость у него ниже. Поэтому феррит хуже, чем аустенит, закрепляет карбидные включения и хуже, чем аустенит, сопротивляется разрушению.
...
Регулировать состояние основы можно содержанием легирующих элементов. Получение полностью или частично аустенитной основы, как наиболее благоприятной, может быть достигнуто за счет содержания никеля, марганца или углерода.
...
Из таблицы видно, что в высокохромистом сплаве с 2% С (У20Х18) основа и без никеля имеет значительное количество аустенита, и это обеспечивает высокую устойчивость против ударных нагрузок. В безникелевом сплаве с меньшим содержанием углерода — 1,2% количество аустенита очень невелико и ударо-
...
и карбоборидных выделений и образованием замкнутых контуров, которые при ударах разрушаются даже при сравнительно вязкой матрице. Разрушение такой утолщенной сетки и полусетки связано, по-видимому, с создающимися в ней условиями напряженного состояния при динамической^нагрузке.
...
Состояние основы сплава, ее структура и свойства имеют значение, когда изнашивание металла абразивом сопровождается воздействием ударных нагрузок. При любом состоянии карбидной фазы — ее кристаллическом стрсении, размерах выделений и их форме, склонность к разрушению, или, наоборот, сопротивляемость разрушению износостойкого наплавленного металла главным образом следует связывать с тем, какой является матрица сплава и каковы ее свойства. Матрица сплава по объему или площади сечения, как правило, должна занимать большую долю, чем карбиды. Обычно объем карбидов составляет до 20% и реже до 40%, а остальное занимает матрица. От ее состояния и свойств зависит, прочно ли будут удерживаться карбиды при воздействии абразивных частиц и ударов, как будут распространяться зарождающиеся в отдельных местах очаги разрушения. Наряду с этим сснова также может внести свой вклад в износостойкость материала. Наиболее износостойкой основой является мартенсит. Хорошо закрепляет твердые частицы и имеет хорошую вязкость аустенит. Смешанная аустенитно-мартенситная основа может иметь хорошую износостойкость и вязкость и явиться во многих случаях наилучшей матрицей. Хорошее сопротивление износу при трении по абразиву с ударами должно обеспечиваться матрицей из нестабильного аустенита, так как хорошо цементируя карбидные частицы, такая сснова, распадаясь в рабочем слое на мартенсит, дает повышение износостойкости. Феррит, как основа, хуже аустенита. Прежде всего, в связи с меньшей вязкостью, а также и потому, что и прочность и твердость у него ниже. Поэтому феррит хуже, чем аустенит, закрепляет карбидные включения и хуже, чем аустенит, сопротивляется разрушению.
...
Регулировать состояние основы можно содержанием легирующих элементов. Получение полностью или частично аустенитной основы, как наиболее благоприятной, может быть достигнуто за счет содержания никеля, марганца или углерода.
...
Из таблицы видно, что в высокохромистом сплаве с 2% С (У20Х18) основа и без никеля имеет значительное количество аустенита, и это обеспечивает высокую устойчивость против ударных нагрузок. В безникелевом сплаве с меньшим содержанием углерода — 1,2% количество аустенита очень невелико и ударо-
...
Влияние никеля на количество аустенита и свойства высокохромистых наплавочных сплавов
...

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

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Металловедение для сварщиков (сварка сталей)