Металлические конструкции
Повышение содержания никеля в аустенитной стали

Повышение содержания никеля в аустенитной стали

Следовательно, при сочетании в сварном соединении металлов разнородных структурных классов за...

Формирование макроструктуры в литой зоне сварных швов

Формирование макроструктуры в литой зоне сварных швов

Сварные соединения, полученные сваркой плавлением, имеют три ярко выраженных зоны: литую зону в...

Пути повышения технологической точности при сварке аустенитных сталей

При выборе или разработке присадочных материалов (электродов, флюсов) необходимо прежде всего знать требуемый или желательный для данного случая состав наплавленного металла. По заданному составу наплавленного металла можно по соответствующему справочнику выбрать требуемый электрод или, пользуясь известными металлургическими закономерностями, разработать новую марку электрода или флюса.

Композиция наплавленного металла определяется, с одной стороны, стремлением получить металл шва, близкий по составу и свойствам к свариваемому металлу, а с другой — обеспечить необходимую технологическую прочность металла шва, так как любые самые отличные его свойства будут бесполезными при сварке изделий, если швы окажутся склонными к образованию трещин. Требование высокой технологической прочности во многих случаях вызывает необходимость получения металла шва. заметно отличающегося по составу от свариваемого. Так, при сварке жаропрочных никелевых сплавов, особенно сложно лет рованных, широко применяются электроды, дающие наплавлен ный металл типа хастеллой, легированный лишь хромом и молнб Деном, а при сварке глубокоаустенитных сталей —аустенитно- Ферритный наплавленный металл.

Рассмотрим влияние композиции наплавленного металла на его технологическую прочность на примере аустенитных сталей и сплавов, широко используемых в сварных изделиях и отличающихся склонностью к образованию горячих трещин. Наиболее изучены в этом отношении аустенитные хромоникелевые стали, олово-висмут.

Многочисленные исследования и большой производственный опыт позволили установить следующие наиболее важные металлургические факторы, способствующие повышению стойкости металла против образования горячих трещин при сварке аустенитных сталей: 1) образование двухфазной структуры в высокотемпературной области при кристаллизации металла за счет выпадения дисперсных частиц относительно тугоплавкой фазы; 2) чистота границ и мелкозернистая структура металла; 3) благоприятные распределение и свойства твердой и жидкой фаз в эффективном интервале кристаллизации.

Связь этих факторов с различными механизмами образования горячих трещин. Поэтому далее мы ограничимся лишь примерами, иллюстрирующими сказанное.

Одним из путей повышения технологической прочности является получение в металле шва ферритной фазы. Аустенитные хромоникелевые стали в однофазной области склонны, как известно, к транскристаллизации, развитию крупных столбчатых кристаллов. При такой структуре металл характеризуется значительной склонностью к образованию горячих трещин. Для измельчения структуры и уменьшения горячеломкости широко используется легирование наплавленного металла элементами, способствующими выделению при кристаллизации металла высокотемпературного 6-феррита. Наличие 6-феррита измельчает структуру металла и уменьшает концентрацию кремния, фосфора, серы и некоторых других примесей в межкристаллических областях за счет большей растворимости этих примесей в 6-фер рите. Последнее повышает чистоту границ кристаллитов, а также уменьшает опасность образования легкоплавких эвтектик.

Конечное содержание ферритной фазы в наплавленном металле (или в металле шва) после его охлаждения зависит от состава и скорости охлаждения в области высоких и средних температур.

Приближенное представление о концентрации феррита в аус- тенитно-ферритном металле дает диаграмма Шеффлера, в которой распределение структурных элементов в металле показано в зависимости от содержания в нем ферритообразующих и аустенитообразующих элементов (в пересчете на некоторые условные эквиваленты концентраций хрома и никеля) .

Диаграмма Шеффлера составлена по опытным данным применительно к скорости охлаждения, характерной для обычных режимов ручной дуговой сварки. Однако при небольших скоростях охлаждения, как например, при электрошлаковой сварке,

содержание ферритной фазы может сильно отличаться от найденного по диаграмме. Рекомендуемое содержание ферритной фазы в наплавленном металле ограничивается обычно пределами 2 -6%

При сварке сталей с более высокой степенью аустенитности, например Х18Н12Т, Х14Н16Б и др., пределы содержания ферритной фазы в наплавленном металле повышают для того, чтобы обеспечить присутствие ферритной фазы в шве с учетом перемешивания наплавленного металла с основным. Верхний предел установлен для предотвращения опасности охрупчивания металла шва при старении или при длительной эксплуатации изделия при высоких температурах. Нижний предел связан с опасностью возникновения горячих трещин.

Для уточнения влияния ферритной фазы на стойкость против образования горячих трещин и сравнения электродов был исследован ряд марок и опытных партий аустенитно-ферритных электродов КТИ-5, ЦТ-15 и ЭИО.

Оценка стойкости металла против образования горячих трещин производилась по единой методике, что позволило получить достаточно надежные сравнительные данные. Технологическая прочность металла шва характеризовалась величиной критической скорости деформации vKP при растяжении в процессе кристаллизации путем испытаний на машине ИМЕТ-2 и ЛТП-4-3 конструкции МВТУ. Испытания проводили применительно к сварным соединениям двух типов — стыковому (метод ИМЕТ) и тавровому (метод МВТУ).

Книги