более затруднена по тем же причинам, что и свариваемость средне-углеродистых сталей. Для преодоления трудностей рекомендуются те же способы. Высокоуглеродистые стали относят к трудносвари-вающимся.

§ 51. СВАРИВАЕМОСТЬ НИЗКО- И СРЕДНЕЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Легированными называют такие стали, в состав которых входят легирующие элементы, отсутствующие в углеродистой стали, или те же кремний и марганец, но в повышенном по сравнению с углеродистой сталью количестве.

Легирующие элементы в такой стали взаимодействуют с железом и углеродом и тем самым изменяют механические и физико-химические свойства металла. Как правило, легированные стали характеризуются высокими механическими свойствами, рядом специальных свойств (жаростойкость, коррозионная стойкость и др.) и повышенной стойкостью против хрупкого разрушения. Отмеченные особенности этих сталей широко используюг при изготовлении из них соответствующих конструкций.

Легированные стали часто разделяют на три группы: низко-, средне- и высоколегированные. В зависимости же от микроструктуры, получаемой при охлаждении на спокойном воздухе стандартных образцов, нагреты* выше Асэ, эти стали разбивают на четыре структурных класса: 1) перлитный; 2) мартенситный; 3) феррит-ный; 4) аустенитный. Низколегированные стали относятся к перлитному классу, среднелегированные — к перлитному или мартен-ситному, высоколегированные стали — к мартенситному и последующим двум классам. Для свариваемости каждой из названных групп сталей характерны свои особенности.

Свариваемость низколегированных сталей. К н'ижолегированным относят такие стали, которые легированы одним или несколькими элементами при содержании каждого из них 2% и суммарном содержании легирующих элементов Б%. Эги стали делят на три группы: низкоуглеродистыг конструкционные; жаропрочные; сред-неуглеродисгые конструкционные.

Низкоуглеродистые низколегированные конструкционные стали можно в свою очередь разделить на стали повышенной прочности и высокопрочные.

В сталях повышенной прочности (НЛ1, НЛ2, 10Г2СД, 14ХГС, 10ХСНД, 12ХГН, 09Г2ДТ и др.) содержание углерода не превышает 0,23%. Эти стали используют в машиностроении и строительстве. Поставляют их преимущественно в горячекатаном виде.

Легирующие элементы — Мп, Б1, N1, Сг, Си, Тл — растворяются в феррите, упрочняют его и измельчают перлит. Благодаря этому прочностные характеристики таких сталей повышаются и предел прочности доходит до 55 ыГ1ммг.

По своей свариваемости стали этой группы мало отличаются от .нелегированных низкоуглеродистых. Однако они более склонны к росту зерна в околошовной зоне, а при высоких скоростях охлаждения в ней могут появиться неравновесные структуры закалочного характера.

Низкоуглеродистые высокопрочные стали (14Х2ГМР, 14ХМНДФР, 16Г2АФ, 12ХГ2СМФ и др.) относят к термически упрочняемым сталям, для которых наряду с высокой прочностью (о„ 80 кГ/мм2) характерны достаточная пластичность, вязкость, повышенное сопротивление хрупким разрушениям, коррозионная стойкость и др. Применение таких сталей в машиностроении и стро-штельстве позволяет значительно снизить вес конструкций и повысить их несущую способность. Упрочнения этих сталей достигают сочетанием минимального легирования с термической обработкой— обычно закалкой и отпуском. Таким образом создается весьма измельченная структура с мелкодисперсными упрочняющими частицами карбидов или нитридов.

Однако свариваемость высокопрочных сталей хуже свариваемости низкоуглеродистых низколегированных, так как:

1)в околошовной зоне сварных соединений возможно образование холодных трещин;

2)в зоне термического влияния вероятно появление участка разупрочнения, снижающего прочность сварного соединения.

Вследствие наличия легирующих элементов, повышающих устойчивость аустенита, эти стали чувствительны к скорости охлаждения. Но опасность возникновения холодных трещин в околошовной зоне здесь меньшая, чем в углеродистых конструкционных сталях, так как мартенситное (или бейнитное) превращение из-за низкого содержания углерода протекает при относительно высоких температурах ( 350 °С) и сопровождается сравнительно низкими напряжениями второго [ ода (микронапряжениями). К тому же малоуглеродистый игольчатый мартенсит, или бейнит-структура, более пластичен. Все же. поскольку эти структуры обладают пониженной проницаемостью для водорода, диффундирующий из шва водород скапливается на границах зерен, имеющих неупорядоченное строение с большей концентрацией дефектов и искажений, и создает дополнительные микронапряжения, способствующие появлению холодных трещин. Уменьшение скорости охлаждения в околошовной зоне, как и средства по снижению количества растворенного в металле сварочной ванны водорода, позволяют получить стойкий в отношении холодных трещин металл.

Разупрочнение в зоне термического влияния, сопровождаемое провалом твердости (рис. 190), может достигать 30% и более. Его появление связано с действием сварочного нагрева и касается тех участков зоны, максимальная температура нагрева которых лежит в пределах 500 °С — Асз (участки рекристаллизации и неполной .перекристаллизации). Чаще всего разупрочнение связано с двумя процессами: 1) распадом пересыщенного твердого раствора и