композицию шва, осуществляя вместе с тем его рафинирование и модификацию Одновременно используют и технологические меры, применяя режимы, обеспечивающие высокий коэффициент формы провара, а также снижая темп нарастания деформаций (например, предварительным подогревом).

Получение равнопрочных сварных соединений из высокопрочных среднелегированных сталей — не менее важная проблема их свариваемости. Трудность ее решения обусловлена высокими механическими свойствами этих сталей, получаемых с применением новейшей металлургической технологии (например, электрошлакового переплава), обжатия слитков на прессах перед прокаткой и сложной термической обработки (отжиг, нормализация, закалка с отпуском), улучшающих структуру, физическую и химическую однородность металла. Сварные соединения аналогичным операциям не подвергают, поэтому литая столбчатая структура шва вместе с крупным зерном в околошовной зоне и участком разупрочнения оказываются неравноценными по свойствам основному металлу. Пути получения равнопрочных сварных соединений различны в зависимости от того, применяется ли после сварки термообработка.

Сварные соединения, не подвергающиеся термической обработке после сварки. Возможны два варианта получения таких сварных соединений :

1. Получение металла шва с пределом прочности а„ = 70 -*--т- 75 кГ/мм2 при сохранении пластичности и вязкости, близких к этим свойствам основного металла. Этому отвечает образование в шве перлитных структур тонкого строения с минимальным выделением избыточного феррита.

2. Получение металла шва с аустенитной структурой и с пределом прочности до 55 кПмм2.

Соответственно регулируя термический цикл сварки, в обоих случаях можно получить и околошовную зону с нужными свойствами. Высокие механические свойства металлов шва и околошовной зоны для первого варианта достигаются путем измельчения первичной и вторичной структур металла. Измельчение первичной структуры возможно за счет следующих процессов:

1)модифицирования металла элементами-модификаторами ГП, А1 и др.);

2)увеличения скорости кристаллизации металла ванны путем создания меньшего объема ванны или применения многослойной сварки.

Однако следует иметь в виду, что при сварке сталей с ав 75 кГ/мм2 пока еще не удается получить сварное соединение, равнопрочное с основным металлом. В этом случае пластичность и ударная вязкость металла шва будет ниже, чем у основного металла. Трудно избежать и разупрочнения в зоне термического влияния.

При изготовлении особо ответственных конструкций, для которых последующая термическая обработка недопустима, выпол-

няют сварные соединения по второму варианту, т. е. обеспечивают получение металла шва с аустенитной структурой, а для равнопрочное™ с основным металлом увеличивают сечение шва. В лом случае металл шва, отличаясь по химическому составу от основного металла, обладает очень высокой пластичностью и вязкостью (несмотря на наличие грубой литой структуры) и сохраняет высокую деформационную способность как при низкой температуре, так и при ударном приложении нагрузки. Наряду с большой деформационной способностью таких швов, наблюдается повышенная стойкость околошовной зоны к образованию холодных трещин, в особенности типа отколов.

Сварные соединения, подвергающиеся термической обработке после сварки. Если металл шва близок по химическому составу к основному, то все соединения целесообразно подвергнуть полной термической обработке — закалке с высоким отпуском. Этим достигается равноценность сварного соединения основному металлу по всему комплексу физико-химических свойств. Однако получить наплавленный металл того же химического состава, что и основной, очень трудно из-за низкой стойкости швов к образованию кристаллизационных трещин. Поэтому часто идут по пути некоторого снижения содержания в шве С и Б1 и замены их другими легирующими элементами, повышающими стойкость шва к образованию трещин.

Следует отметить, что химический состав наплавленного металла оказывает влияние на ход превращений аустенита не только в шве, но и в околошовной зоне, так как изменяется распределение напряжений на границе «шов — основной металл» (табл. 44).

Когда наплавленный металл по своему химическому составу несколько отличен от основного, используют режим термической обработки, установленный для свариваемой стали, но с корректировкой параметров применительно к сварным соединениям. Если, например, наплавленный металл содержит меньше углерода н легирующих элементов, чем основной, назначают нагрев под закалку до более высоких температур, благоприятно влияющих на изменение структуры околошовной зоны.

Иногда термическая обработка ограничивается лишь высоким отпуском — для получения более равновесных структур и полного снятия сварочных напряжений. Перекристаллизацию в наплавленном металле и в околошовной зоне высокий отпуск не обеспечивает. Поэтому с его помощью нельзя устранить грубую столбчатую структуру или крупнозернистость околошовной зоны. Достигнутое в результате высокого отпуска разупрочнение металла, сопровождающееся повышением его пластичности и ударной вязкости (табл. 45), позволяет применить несколько повышенное легирование наплавленного металла, благоприятно сказывающееся на его механических свойствах.

Во всех случаях термическую обработку сварных соединений, выполненных из среднелегированных сталей, следует производить