Бондаренко. Брянский государственный технический университет
 Скачать 7.13 Mb.
|
Таблица 9Режим отпуска сварных соединений, выполненных дуговой сваркой
Нормализация с последующим отпуском позволяет ликвидировать разупрочнения и обеспечивать высокую эксплуатационную надежность сварных соединений. Но это требует использования сварочных материалов, имеющих более высокую термическую прирабатываемость швов. Кроме этого, при нормализации необходимо применять термообработку всей конструкции, так как местный высокотемпературный нагрев под нормализацию вызывает разупрочнение металла в зонах, расположенных вблизи источника нагрева, что снижает сопротивление ползучести и длительной прочности. Термическую обработку осуществляют сразу после сварки, но не позднее, чем через 72 часа. В тех случаях, когда не представляется возможным осуществить термообработку сразу после сварки или сваривают металлы большой толщины, рекомендуют производить низкотемпературную термообработку сварных соединений – отдых. Отдых – это продолжение нагрева после окончания сварки (без охлаждения до комнатной температуры). В процессе отдыха не происходит фазовых превращений, а проходят лишь диффузионные и релаксационные процессы. При этом наблюдается эвакуация диффузионного водорода из металла шва и зоны термического влияния. Наблюдается также релаксация сварных напряжений (рис. 32).
Контрольные вопросы к главе 5 1. Какие перлитные стали называют жаропрочными? 2. Назовите основные трудности при сварке перлитных жаропрочных сталей. 3. Какие требования предъявляются к сварочным материалам? 4. Какие меры применяют для уменьшения содержания водорода в металле шва? 5. Что такое "отдых" сварных соединений, когда и с какой целью его применяют? 6. СВАРКА ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ Хром – основной легирующий элемент для получения коррозионно-стойких и жаропрочных сталей, что обусловливает широкое применение хромистых сталей в промышленности. При содержании Сг > 12 % наблюдается пассивация поверхности оксидами хрома, что обеспечивает высокую коррозионную стойкость во многих агрессивных средах.
По влиянию хрома на положение –области условно выделяют стали:
Хром является карбидообразующим элементом (Сг3С2, Сг7С3). В сталях они вытесняют железо из цементита, образуя сложные карбиды (Сг, Fe)7C3, (Сг, Fe)23C6, которые более стойки, чем карбиды железа, и растворяются медленнее. Введение в железохромистые стали ферритостабилизирующих элементов (Mo, W, V, Ti, Si и др.) еще более сужает –область, в то время как аустенитообразующие элементы (С, Mn, Ni, Сu) ее расширяют и способствуют практически полному (М) – превращению в процессе охлаждения. Железо образует с хромом непрерывный ряд ()–твердых растворов с ОЦК-решеткой. У сплавов с высоким содержанием Fe имеется замкнутая область –твердых растворов.
6.1. Общие рекомендации по сварке хромистых сталей 1. Хромистые стали в зависимости от условий эксплуатации сваривают по двум вариантам: – с применением присадочных материалов, аналогичных основному металлу; – использованием присадочных материалов аустенитного или аустенитно-ферритного классов. В первом случае сварное соединение отличается структурной однородностью и высокой прочностью после термообработки, во втором – структурной неоднородностью, равнопрочность с основным металлом не достигается. 2. Все хромистые стали свариваются с подогревом (низкий коэффициент теплопроводности). Но в отдельных случаях можно отказаться от подогрева. Это возможно при сварке сталей толщиной до 8 мм, а также при использовании аустенитных и аустенитно-ферритных электродов. 3. Наиболее приемлемой является сварка плавлением (РДС, АДС, сварка в Аг, Аг+О2 плавящимся и неплавящимся электродами, ЭШС). 4. Сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности (эвакуация водорода). 5. После сварки, как правило, сварное соединение подвергают термообработке. 6. Сварочные материалы (электроды, проволоки, флюсы) необходимо прокаливать и хранить в герметичной таре. 7. Для сварки хромистых сталей применяют малоактивные и даже пассивные безмарганцовистые солеоксидные флюсы. 8. Силу сварочного тока и вылет электрода применяют на 20...30% меньше, чем при сварке перлитных сталей. 9. Сварку целесообразно осуществлять с малым тепловложением для уменьшения ЗТВ, понижения склонности к росту зерна и т. п. 6.2. Сварка мартенситных сталей К мартенситным относятся стали с содержанием Сг = 11...12 %, дополнительно легированные С, Ni и другими элементами (табл. 10 и 11). Применение для закаленной стали отжига Т < Ас3 способствует отпуску структур и получению благоприятного сочетания в, и KCV, а высокая коррозионная стойкость и жаропрочность до 550...580 °С (табл. 10) обеспечиваются дополнительным легированием W, V, Mo. Мартенситные стали практически полностью претерпевают (М) – превращения в процессе охлаждения даже при небольших скоростях охлаждения (0,2 °С/с) в области Т = 800...650 °С. Стали термически обрабатываемые, так как претерпевают полиморфные превращения. В условиях термического цикла сварки стали мартенситного класса закаливаются на мартенсит с высокой твердостью и низкой деформационной способностью. В результате сварочных деформаций, сопровождающих сварку, действия остаточных и структурных напряжений в сварных соединениях возможно образование холодных трещин. Для высокохромистых сталей Мн не превышает 360 °С, а Мк – 240 °С. Таблица 10 Химический состав высокохромистых мартенситных сталей
Примечание. Содержание S 0,025 %, P 0,025 – 0,030 %. Таблица 11 Механические свойства и назначение мартенситных сталей
С увеличением содержания углерода точки Мн и Мк еще более понижаются, что приводит к возрастанию твердости мартенсита и его хрупкости. При снижении содержания углерода вязкость мартенсита повышается, однако образующийся при этом –феррит, в свою очередь, сообщает им высокую хрупкость. Содержание углерода в мартенситных сталях ограничивают до 0,20 %, что обеспечивает достаточную пластичность и ударную вязкость ответственных деталей энергетических установок. Обеспечить стойкость металла шва и, в особенности, околошовной зоны к образованию трещит – основная трудность при сварке сталей мартенситного класса. Для этого возможно применение следующих мер: 1. Получение мелкодисперсной структуры металла шва и околошовной зоны (модифицирование металла шва за счет использования сварочных проволок Св-15Х12ГНМВФ, 01Х12Н2 и жестких режимов сварки). 2. Применение предварительного и сопутствующего подогрева. Лучшие свойства сварных соединений достигаются при температуре предварительного подогрева в интервале Мн–Мк, а также когда после сварки производится "подстуживание" до Мк (для завершения мартенситного превращения), но не ниже 100 °С (табл. 12). 3. Снижение содержания водорода. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
