книги / Сварка в машиностроении. Т. 2

ния хрома в стали (при С = const) способствует относительному увеличению фер­ ритной составляющей в структуре. Дальнейшее увеличение содержания хрома при малой концентрации углерода приводит к тому, что при любых температурах сохраняется ферритная структура сталей; такая структура получается и при лю­ бой скорости охлаждения; различие может быть только в относительном коли­ честве выпавших карбидов. Таким образом, при С > 0,06 -г- 0,08% стали с со­ держанием хрома до 12—13% будут относиться к мартенситному классу; при 13—16%— к мартенситно-ферритному, а имеющие более 16% — к ферритному. При более высокой концентрации углерода, соответственно, концентрации хрсма,

при которых конечная структура сталей из­ меняется от мартенситной к ферритной, ста­ новятся большими.

Рис. 5.	Схематическая диа­		Рис. 6. Смещение у-петли	в системе
грамма состояния		хромистой	Fe—Сг—С в зависимости от	содержащая
стали	(тройной	системы	углерода в стали	-
F e -C r-C )

Наличие в стали других элементов (кроме Fe, Сг, С) может вызывать пере­ ход сталей из одного класса в другой. Введение аустенизирующих элементов при иных концентрациях хрома и углерода, например никеля и марганца, расширяет области получения мартенситных и мартенситко-ферритных сталей. Так, сталь,( содержащая 0,1% С и 17% Сг, является ферритной; введение в сталь дополни­ тельно ~ 2% Ni определяет получение мартенситно-ферритной или мартенситной структур. Так же как никель, влияет и азот, используемый в некоторых высо­

кохромистых сталях	как легирующий	элемент,	с	определенными	пределами
его содержания в стали.
Иначе действуют	элементы, являющиеся сильными карбидообразователями,
например титан. Связывание углерода		в карбиды	(в	данном случаё	типа TiC)

к моменту распада аустенита приводит к уменьшению углерода в растворе и, как следствие, к уменьшению вероятности получения в структуре после полного охлажения мартенсита (или его значительных количеств). Введение карбидообра­ зующих элементов в такие стали количественно связывают и с общим углеродом в стали; например, минимально необходимое количество титана определяется соотношением Ti = 5 С. В некоторые стали вводят несколько карбидообразую­ щих элементов (W, Mo, V), хотя связывание ими углерода осуществляется менее полно, чем титаном. х

Для повышения жаростойкости в качестве дополнительных легирующих элементов в высокохромистые стали вводят кремний и алюминий. Эти элементы действуют на структуру противоположно действию никеля и азота.

При некоторых видах термического воздействия хромистые высоколегиро­ ванные ферритные стали приобретают склонность к межкристаллитной корро-

			Содержание элементов, %
Сталь **								Про­	Структура	Основные	Примерное
	Мп	SI	Сг	N1 Ti	W	Mo	V			свойства	назначение
С								чие **

08X13		<0,08 <0,80 <0,80				1 2 ,0—	-	-	-	-	-	-
(0X13,	ЭИ496)					—14,0
						J
12X13		0.09— <0,80 <0,80				1 2 .0 —	-	-	-	-	-	-
(1X13)		-0,15				—14,0
20X13		0.16— <0,80 <0,80				1 2 ,0—	-	-	-	-	-	-
(2X13)		—0,25				—14,0
12X17		< 0 ,1 2	<0,80 <0,80			16.0—	-	—	—	-	—	-
(XI7)						—18,0
08Х17Т		<0,08 <0,80 <0,80 16,0—					—	5С%-	—	—	—	—
(0Х17Т, ЭИ645)						—18,0		0,80
14Х17Н2		0 ,1 1 -	<0,80 <0,80			16,0—	1 ,5 -	—	—	—	—
(1Х17Н2)		-0,17				—18,0	—2,5
15X18СЮ		<0.15 <0,80		1	0	17,0-	—	—	—	—	—	0.7—
					, —
(X18CIO, ЭИ484)				—1.5 —20 ,0								1.2 Al
15Х25Т		<0,15 <0,80 < 1 , 0				24,0—		5 - С -				—
(Х25Т,	Э11349)					—27,0		0,90

"

Феррит и мартенсит

Мартенсит и феррит

Мартенсит

Феррит

■|Д

Мартенсит

Феррит

/

К ор розионно-стой- Химическая аппарату­ кая, жаропрочная ра, цилиндры газовых

турбин

Кор розионно-стой- Лопатки паровых тур­ кая, жаропрочная бин, кладаны трубы до 500° С

Коррозионно-стой­	То же
кая, жаропрочная
до 500° С

Коррозионно-стой­ Оборудование азотнокая, жаропрочная кислотных и консерв­

ных заводов

Жаростойкая, кор­ Оборудование азотно­ розионно-стойкая кислотных заводов. Де­

тали в средах средней агрессивности

Коррозионно-стой­ Оборудование азотно­ кая, жаропрочная кислотных, консервных

заводов, бытовые детали

Жаростойкая	Элементы котельных
	установок

Коррозионно-стой­ Аппаратура для азот­ кая, жаростойкая ной и фосфорной кислот до 1100° С

сталей классификация и свойства Основные

					Содержание элементов, %
Сталь													Про­			Структура	Основные	Примерное
		С	Мп	Si	Сг	Ni	Ti	W		Mo		V					свойства	назначение
													чие *2
15X28		<0.15 <0.80		< 1.0	27,0—	-	-	-	-			-		-		Феррит	Коррозионно-	Аппаратура для азот­
(X2S, ЭИ349)					—30.0												стойкая,	ной и фосфорной кислот
																	жаростойкая до
																	f I Л АЛ/*>
15X11МФ		0 .12 — <0,70 <0,50			1 0 0				о	1 1	0,25—					Мартенсит и	1100°С	Рабочие и направляю ­
					. —					о	—0,40						Жаропрочная до
(1Х11МФ)		—0,19			—11.5				1	=0-						феррит	550° С	щие лопатки паровых
								"						'				турбин
15Х11МФБ		0 .10 —	со*1 1 о	<0.55	. —	0 .8—	—		0 .5 -		1 о		0	.	—	Мартенсит и	Жаропрочная до	—
					1 0 0							IS		1
		—0,18			—12 .0 —1 .2				—0,7				—0.25			феррит	580° С
														Nb
15Х11МВФ		0,14—	0.5—	. -	10.5-	A о	-	0 ,8—	1 о		0,15—			-		Мартенсит и	То же	-
						R
		—0,1S - 1.0		0 2		1				IS
				-0,55 —12,5		-°° 1		—1 .1			—0,30					феррит
15Х12ВНМФ		0 .1 2 —	0,5— <0,40 1 1 .0 —			0,4—	—	0,7—	0 ,5 -		0,15—					Мартенсит и	Жаропрочная до	Диски компенсаторов,
(1Х12ВНМФ,		—0,18	—0,9		—13.0	- 0 .S		—1 . 1	-0 ,7		—0,30					феррит	580° С, жаростой­	лопатки и другие на­
ЭИ802)																	кая до 750° С	груженные детали
14Х12В2МФ		0 ,10 — 0,5-		<0,50 1 1 .0—		—	—	1 ,7 -	0,6— —0,15					—		То же	Жаропрочная до	—
(1Х12В2МФ,		—0,17	—0,8		—13.0			—2 .2	—0,9		—0,30						600° С
ЭИ576)
13Х11Н2В2МФ		0 .10— <0,60 <0,60			10,5-	1.50—	—	1 .6— 0,35 - 0,18—						-		Мартенсит	Жаропрочная до	Диски компенсаторов,
(1Х12Н2ВМФ,		—0.16			—12 .0	—1.80		—2.0	—0,50 —0,30								600° С, жаростой­	лопатки н другие на­
ЭИ961)																	кая до 750° С	груженные детали
13Х14НЗВ2ФР		0 ,1 0 — <0,60 <0,60 13.0— 2 .8—					0,05	1 .0—	—		0,18—			—		Мартенсит	—	—
(ЭИ736)		—0,16			—15,0 —3,4			2 .2
								—			—0,28
*х	В скобках даны прежние обозначения марок.							0,03%.
*2	У всех сталей ограничения				по S ^	0,025% и

сталей высокохромистых Сварка

зии (МКК). В сталях такого типа быстрое охлаждение с температуры выше ~900° С, полученное при высоких температурах границами зерен пересыщение углеродом и азотом приводит в процессе охлаждения к выпадению особых фаз, обедняющих хромом окружающие объемы металла. По таким участкам при воздействии на по­ верхность агрессивной окислительной среды коррозия проникает внутрь металла. В связи с большей диффузионной подвижностью хрома в решетке феррита, по срав­ нению с подвижностью в плотисупакованной аустенитной решетке, пассивация, при термическом воздействии уменьшающая склонность к МКК, для высоко­ хромистых сталей происходит быстрее, чем для аустенитных, например хромо­ никелевых, сталей.

Сварочные свойства хромистых сталей и свойства сварных соединений зави­ сят от того, к какому классу относится свариваемый металл. Сварочные свойства мартенситно-ферритных сталей, хотя и являются промежуточными между мар­ тенситными и ферритными сталями, приближаются к свойствам сталей мартен­ ситного класса.

Составы наиболее распространенных, применяемых в сварных изделиях высоколегированных хромистых сталей, выпускаемых в СССР, и их примерное назначение приведены в табл. 1.

Высокохромистые стали используют в качестве коррозионно-стойких, жаро­ стойких и жаропрочных. Из коррозионно-стойких (достаточно стойких против атмосферной коррозии и в слабоагрессивных жидких средах) обычно применяют стали с 13% Сг — соответственно марок 08X13, 12X13 и 20X13. Одновременно эти стали обладают жаростойкостью до ~ 650° С и достаточной жаропрочностью до 480—500° С.

Коррозионная стойкость сталей в жидких средах средней агрессивности достигается повышением содержания хрома до 17%. При этом стали иногда до­ полнительно легируются Ni, Mo, Ti (соответственно марки 12X17, 08Х17Т, 14Х17Н2). Жаростойкость этих сталей несколько выше, чем при 13% Сг. Даль­ нейшее повышение жаростойкости достигается при увеличении в стали концен­ трации хрома до 25—30% (стали марок 15Х25Т, 15Х28Т).

Жаропрочными, допускающими длительную работу при значительных напряжениях при температурах до 580—640° С, являются стали с — 11% Сг, дополнительно легированные Mo, V, Nb и другими элементами (стали марок 15X11МФ, 15X11МБФ, 15Х12ВНМФ, 13Х11Н2В2МФ и др.).

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СВАРКЕ

Свойства сварных соединений высокохромистых сталей могут быть полу­ чены наиболее близкими к свойствам катаного или кованого основного металла только в тех случаях, когда химический состав металла швов является подобным химическому составусвариваемого металла и после сварки возможна термиче­ ская обработка в виде высокого отпуска.

Применение швов, состав которых аналогичен составу свариваемого металла, без усложнения технологии (предварительного и сопутствующего подогрева) и последующей термической обработки во многих случаях приводит к появлению в сварных швах и в зоне термического воздействия сварки трещин и к низкой деформационной способности сварных соединений. В таких случаях приходится отказываться от получения швов, состав которых подобен составу свариваемой хромистой стали. Более работоспособные сварные соединения получаются при аустенитной или аустенитно-ферритной структуре сварных швов, обычно хро­ моникелевых, с достаточным количеством аустенизаторов, в основном никеля и марганца. При таких швах последующая термическая обработка по режиму, благоприятному для измененного сварочным термодеформационным циклом основ­ ного металла, как правило, ухудшает свойства металла шва и вызывает резкие перепады остаточных напряжений вблизи границы сплавления. Поэтому терми­ ческая обработка для таких разнородных но структуре сварных соединений

применяется только для некоторых изделий из высокохромистых сталей, глав­ ным образом с целью улучшения коррозионной стойкости.

Применение высоколегированных хромоникелевых материалов аустенит­ ного или аустенитно-ферритного классов, как правило, не обеспечивает равнопрочности металла швов основному материалу, хотя при правильном подборе удовлетворяет требованиям к сварным соединениям по коррозионной стойкости и жаростойкости. Даже при получении швов, состав которых подобен составу основного металла, необходимо учитывать, что часто наилучшие свойства свар­ ных соединений могут быть получены, когда шов по своему составу несколько отли­ чается от состава свариваемой стали, например имеет меньшую концентрацию углерода, содержит некоторое количество титана и т. д. В связи с тем, что такое регулирование состава металла шва легче обеспечивается при дуговой сварке, эти методы сварки наиболее распространены при изготовлении и ремонте изделий из высокохромистых сталей. Изделия из высокохромистых сталей сваривают ручной дуговой сваркой покрытыми электродами, а также применяют дуговую сварку плавящимся электродом в углекислом газе и его смесях с инертными га­ зами, сварку плавящимся и неплавящимся электродами в инертных газах (аргоне, аргоногелиевых смесях) и автоматическую сварку под специальными флюсами.

В связи с тем, что водород, растворяющийся при сварке в расплавленном металле, усиливает склонность к образованию холодных трещин в малопластич­ ном металле швов и металле околошовных зон, для ручной сварки высокохроми­ стых сталей нельзя применять электроды с покрытиями, содержащими органи­ ческие соединения, в качестве газообразующих. Поэтому используют электроды

2. Составы сварочных проволок, применяемых при изготовлении покрытых электропов Для

	Сварочная	Техническая доку­			Химический
	проволока	ментация для
		поставки	С	Мп	S1
	Св-12Х13		0,09—0,14	0,3-0,7	0,3 -0,7
	Св-20Х13		0,16 -0,24	< 0,6	< 0,6
	Св-06 X 14	ГОСТ 2246-70	<0,08	0 > -0 ,7	0 5 -0 ,7
	Св-08Х 14ГНТ		< 0 ,10	0,9-1,3	0,25-0,65
	СВ-10Х17Т		< 0 ,1 2	<0,7	< 0,8
	СВ-13Х25Т		<0,15	< 0,8	< 1,0
	Св-12Х11НМФ		0,08-0,15	0,35-0,65	0,25-0,55
		ГОСТ 2246-70
	Св-ЮХПНВМФ		0,08-0,13	0,35-0,65	0 ,3 -0,6
	Св-15Х12ГНМВФ	ЧМ ТУ/ЦНИИЧМ 0,12-0,17		0 ,9-1,3	< 0.6
	(ЭП-390)	671-62
	Св-15Х12НМВФБ	ЧМ ТУ/ЦНИИЧМ	0,13—0,18	0 ,9-1,3	0,3-0,6
	(ЭП-249)	442-61

С.-08Х 18Н2ГТ	ЧМ ТУ/ЦНИИЧМ	< 0 ,10	0 ,9-1,3	0,25-0,65
(ЗИ-157)	277-60

с основными покрытиями, при которых газовая защита сварочной зоны осущест­ вляется в результате распада карбонатов покрытия, в основном мрамора, по схеме

СаСОд —►CaO -J-С02 СаО -{-СО -j- Од.

Образующиеся при этом высококальциевые шлаки благоприятны для уда­ ления из сварочной ванны серы и фосфора, которые ограничиваются в высоко­ хромистых сталях в большей степени (см. табл. 1), чем в обычных углеродистых. Окислительное влияние газовой фазы (С02 и продуктов ее распада) компенсиру­ ется введением в электродный стержень или чаще в электродное покрытие эле­ ментов с большим сродством к кислороду. Сварку такими электродами выполняют на постоянном токе обратной полярности. Для уменьшения возможного погло­ щения водорода перед сваркой электроды следует прокаливать (режим прокатки 450-500° С, 2 ч) [3].

Для высокохромистых сталей успешно применяется дуговая сварка в инерт­ ных газах, как правило, в аргоне и некоторых смесях на его основе, в основном неплавящимся вольфрамовым электродом; присадочный материал подбирают

всоответствии с желаемым составом наплавленного металла. При этом виде сварки

вшов почти без потерь удается вводить такие активные элементы (и полезные по свойствам металла шва), как титан и алюминий. Однако из-за невысокой про­ изводительности и повышения стоимости по сравнению# другими видами дуговой сварки, применение этого вида сварки ограничивается изготовлением изделий

сварки высокохромистых сталей и механизированных видов их сварки

состав, %
Сг	N1	Т1	Р, не бо­		Прочие
			лее, при
			0,025 S	элементы
12-14	<0,60		0.030
1 2 -	14		0,030
1 3 - 15	<0,60	0 ,6 - 1,0	0,030
12,5-14,5	0,4-0,9		0,035
16-18	< 0,6	0,2—0,5	0,035		-
23-27	< 0,6	0 ,2 - 0 ,5	0,035
10,5-12,0	0 ,6 - 0 ,9	-	0,030	0,6	-0 ,9		Mo
				0,25-0,50			V
10,5-12,0	0 Д - 1 . 1	-		1-1.3 Mo			V
				0,25-0,50
				1 ,0 -	1 ,4	W
11 12,5	0 ,6- 0 ,9	-	0,030	0 ,7 -1 ,1		Mo,
				0 ,8 -	1 ,2	W,
				0 ,2 -	0 ,4	V
11—12,5	0 ,6 - 0 ,9	—	0,030	0,8-1,2		Mo,
				0,8-1,2		W,
				0,25-0,45			V.
				0,15-0,35			NB

Области применени

Д ля изготовления элект­ родов и механизированной сварки коррозионно-стойких высокохромистых сталей

Д ля изготовления элект­ родов для сварки высоко­ хромистых жаропрочных сталей

Для сварки под флюсом и в углекислом газе высокохромистых жаропрочных сталей

17-19	2 ,0 - 2 ,5	0 ,6-1,3	0.030	—	Д ля	сварки	стали
				14Х17Н2 под флюсом А Н -18
				и	в углекислом газе

малых толщин и выполнением корневого валика в многослойных швах металла больших толш.ин, например в изделиях для турбостроения.

Азот является полезной примесью для металла ряда высокохромистых швов. Однако при концентрации в сварочной ванне более 0,08% он может вызывать пористость. Поэтому при сварке необходимо обеспечить хорошую защиту дуго­ вого пространства от воздуха и не допускать большего количества азота в защит­ ных газах.

При сварке плавящимся электродом в С02 обычно обеспечивается достаточное оттеснение воздуха от сварочной зоны, однако металл может значительно окис­ ляться. Для предотвращения окисления основных легирующих элементов в элек­ тродную проволоку необходимо в достаточных количествах вводить раскислители. Принципиально возможна и разработка порошковых проволок с дополнитель­ ными шлакообразующими в составе вводимого порошка.

Сварка высокохромистых сталей под флюсом также требует разработки спе­ циальных сварочных материалов. Применяемые для сварки углеродистых ста­ лей высококремнистые, высокомарганцовистые флюсы для высокохромистых сталей непригодны в связи с кремнемарганцевовосстановительиыми процессами. При этом происходит выгорание хрома (иногда до 2% по сравнению с исходным металлом) и появление в швах повышенных количеств кремния и марганца, понижающих свойства высокохромистых сталей, в частности уменьшая их пла­ стичность и вязкость. Фторидные флюсы не обеспечивают хорошего формиро­ вания швов.

3.Составы сварочных проволок аустенитного и аустенитно-ферритного классов, применяепокрытых электродов

Сварочная проволока	Техническая
	документация	С
	для поставки
Св-07Х25Н13		<0,09
Св-13Х25Н18		<0,15
Св-08Х20Н9Г7Т	ГОСТ 2246—70	< 0 ,10
Св-06Х25Н12ТЮ		<0,08
	à
Св-06Х20Н 11МЗТБ		<0,08
Св-08Х 19Н10Г2Б	ГОСТ 2246—70	0,05 -0,10
Св-06X24Н6ТАФМ
		<0,08
Св-08Х20Н15ФБЮ	ЧМ ТУ/	< 0 ,10
	Ц Н И И 4M
(ЭП-444)
	849-63

Мп

о	to о
0	1
	to о
	1

сл г 00 о

<0,80

<0,80

1 ,8 - 2 .2

<0,80

о	°
eî 1

	Химический
Si	Сг
0 ,5-1,0	23 -26
< 0,5	24-26,5
0 ,5-1,0	18,5-22
0 ,6- 1,0	24-20,5
0 ,5-1,0	19—21

0,2 -0,45 18,5-20,5 <0,7 23-25,5

0 ,5 - 1,0

19-21

Для сварки высокохромистых сталей рекомендуются либо высокоосновные флюсы 48-0Ф-6, АН-26, либо слабоокислительные (низкокремнистые с некото­ рым количеством окислов железа) АН-17, АН-18.

Флюсы АН-17, АН-18 и 48-ОФ-6 проверялись в ИЭС им. Патоиа с исполь­ зованием специально разработанных проволок типа 15Х12НМВФБ и 15Х12ГНМВФ для сварки высокохромистых жаропрочных сталей [1, 2].

В связи с тем, что при использовании флюса 48-ОФ-6 выгорание примесей меньше, чем при использовании флюса АН-17, прочность и длительная прочность металла швов, выполненных с флюсом 48-0Ф-6, выше, но при меньшей длитель­ ной пластичности. Для увеличения их длительной пластичности требуется при­ менение при флюсе 48-ОФ-6 менее легированной электродной проволоки.

При выборе вида сварки, сварочных материалов и режимов сварки высо­ кохромистых сталей, особенно жаропрочных, необходимо учитывать, что даже после высокого отпуска небольшие отклонения химического состава металла швов (по некоторым элементам в пределах десятых долей процента) могут приводить к значительному изменению их эксплуатационных свойств. Причиной этого явля­ ется гетерогенность структуры металла (например, наличие зерен структурно­ свободного феррита в сорбитной основе отпущенного мартенсита). При использо­ вании аустенитного или аустенитно-ферритного наплавленного металла необ­ ходимо учитывать и долю основного металла, попадающего в металл шва и влияю­ щего на его состав, структуру и свойства.

мых при механизированной сварке высокохромистых сталей и типовых для изготовления

	состав, %
	Ni	Т1	S	|	Р	Прочие
			не	более		элементы
	12-14	—	0 ,0 1 S		0,025	-
	17-20		0,015		0,025
	8 - 1 0	0 ,6 - 0 ,9	0,018		0,035	—
	11,5-13,5	0 ,6- 1,0	0,020		0,030	0 ,4 -0 ,8		Al
	1 0 - 1 2	0 ,6 - 1,0	0,018		0,030	2.5 -3,0	Mo,
						0 ,6 -0,9	N b
	9 .5 -	10,5	0,018		0,030	0,6 -0,9		Nb
	5 .5 -	6,50,08-0,2	0,018		0,030	0.06-0,12		Mo
						0,08-0,15		V
						0 ,1 - 0 ,2		N2
	14-16		0,0 20		0,030	0,1-0,2	V
						0,9-1,3	Nb
						0,4—0,6 Al

Области применения

Для изготовлен ия электро­ дов и для механизирован­ ной сварки коррозионностойких сталей

Д ля		сварки	под флюсом
и в	С 0 2 коррозионно-стой­
ких	сталей (без требований
по стойкости			против МКК)
Д ля		сварки	под флюсом
АН -26		и и углекислом га-
сталей с 13— 17% Сг
Д ля		сварки	под флюсом
АН-26		стали с 17% Сг

Для изготовления элект­ родов для сварки коррози­ онно-стойких сталей

Д ля сварки под флюсом АН-26 и в углекислом газе сталей с 13—17 % Сг

Применяемые при всех видах дуговой сварки сварочные материалы нужно выбирать в зависимости от условий последующей эксплуатации сварных соеди­ нений высокохромистых сталей. Так, для получения коррозионной стойкости и жароупорности сварных соединений используют сварочные материалы, обеспе­ чивающие получение швов, структура которых подобна структуре основного металла, а также аустенитно-ферритную структуру на базе высоколегированных хромоникелевых сталей. Для обеспечения жаропрочности сварных соедине­ ний их достаточное сопротивление ползучести и длительная прочность на уровне свойств основного металла достигаются только при составах металла швов, близ­ ких к составу основного металла.

При ручной сварке Еысокохромистых сталей покрытыми электродами основ­ ное легирование наплавленного металла обеспечивается металлом электродного стержня, хотя иногда некоторое дополнительное легирование обеспечивается вве­ дением необходимых ферросплавов или металлических добавок в покрытия основ­ ного типа.

При сварке в защитных газах и под плавлеными флюсами состав наплав­ ленного металла по легирующим элементам определяется составами применяе­ мых электродных проволок, с учетом потерь элементов (испарением, выгоранием) в процессе сварки. Для электродных стержней покрытых электродов и электрод­

ных проволок	для	автоматической сварки под флюсом и полуавтоматической
в защитных	газах	используют сварочные проволоки специальных составов

по ГОСТ 2246—70 или изготовляемые по специальным техническим условиям. Наиболее распостраненные сварочные проволоки, обеспечивающие получение швов, подобных по составу высокохромистым сталям, приведены в табл. 2.

Высоколегированные сварочные проволоки аустенитного и аустенитно­ ферритного классов, применяемые при сварке высокохромистых сталей под флю­ сом и в защитных газах, а также типовые, используемые для изготовления покры­ тых электродов для сварки таких сталей, приведены в табл. 3. Для изготовления электродов иногда можно использовать и другие сварочные проволоки, в част­ ности поставляемые по ГОСТ 2246—70. В этих случаях для выполнения однослой­ ных швов (при небольшой толщине свариваемого высокохромистого металла)

икорневого шва многослойных швов при ручной сварке покрытыми электродами

исварке в С02 следует применять сварочные материалы (типа Х25Н18), обеспе­ чивающие получение швов большей аустенитиости. Для многослойных швов (трех­ слойных и выполняемых в большее число слоев) с целью исключения горячих трещин предпочтительнее электроды и электродные проволоки, обеспечивающие получение наплавленного металла меньшей аустенитиости (например, типа Х25Н13).

Составы наиболее часто применяемых флюсов для автоматической сварки под флюсом высокохромистых сталей приведены в табл. 4.

При сварке в углекислом газе применяется углекислота по ГОСТ 8050—76, при аргонодуговой — аргон по ГОСТ 10157—73.

Некоторые марки электродов, применяемых при сварке разнообразных высокохромистых сталей, определяются назначением и требуемыми свойствами сварных соединений. *

4.Составы флюсов, применяемых при сварке высокохромистых сталей

	Флюс			Химический состав, %
		SiO,	A I,О,	| СаО	MgO	МпО	CaFj	FeO
	АН-17	17-21,0	21 .0 -	25,014,5-18,5	9.0—	12,04.0 -	6,019.0—	23,07,5—9.5
	АН-26	30,0—32.0	2 0 .0 —2 2 0	5.0-	616,5.0—	18,86 .0 -	9,02 .0- 2 1,0	<	1.0
	48-ОФ-6*	< 4,0	20,0—27,0	16.0-	23,0< 3 ,0	< 0 ,3	45,0-60,0	<	1,5

* Требуется прокалка при 850° С.

СВАРКА МАРТЕНСИТНЫХ И МАРТЕНСИТНО-ФЕРРИТНЫХ СТАЛЕЙ

Стали мартенситного класса в условиях сварочного термического цикла в околошовиых участках (а также и в металле шва, если по составу он подобен свариваемому металлу) закаливаются на мартенсит с высокой твердостью и низкой деформационной способностью. В результате деформаций, сопровождаю­ щих сварку, а также длительного действия высоких остаточных и структурных напряжений, имеющихся в сварных соединениях в исходном состоянии после сварки, в таком металле возможно образование холодных трещин. Они образу­ ются на последней стадии непрерывного охлаждения (при температурах ~ 100° С и более низких) или при выдержке металла при комнатных температурах. Водо­ род, находящийся в сварных соединениях и диффундирующих даже при низких температурах, способствует охрупчиванию металла и образованию таких холод­ ных трещин.

Крупнозернистый металл швов, а также металл в зоне термического влия­ ния, более склонен к образованию трещин, чем мелкозернистый. Поэтому моди­ фицирование металла швов (например, титаном) и применение более жестких режимов (с меньшей погонной энергией) уменьшают вероятность образования трещин.

Увеличение жесткости свариваемых изделий повышает вероятность обра­ зования холодных трещин, причем в тем большей с^пени, чем меньшей дефор­ мационной способностью обладает закаленный металл. Сварка в С02 без пред­ варительного подогрева изделий небольшой жесткости не вызывает появления

трещин:	для стали марки 20X13 при толщине не более 8—10 мм; для изделий
из стали	12X12 при толщине до 10—12 мм, а для изделий из стали 08X13 при

толщине до 18 мм.

Предварительный и сопутствующий сварке подогрев обычно предотрращает образование трещин. Для хромистых сталей мартенситного и мартенситно-феррит­ ных классов, как правило, рекомендуется общий (иногда местный, с использо­ ванием, в частности, гибких индукторов, питаемых от сварочных трансформаторов) подогрев до 200—450° С. Температура подогрева назначается большей с увели­ чением склонности к закалке (в основном с повышением концентрации углерода в стали) и жесткости изделия. Однако, согласно исследованиям Р. А. Козлова, предпочтительней металл не нагревать до температур, вызывающих повышение хрупкости (например, в связи с синеломкостью), ограничивая температуру сопут­ ствующего сварке подогрева. Так, например, для стали 08X13 такой темпера­ турой оказывается ~ 100—120° С. Соответственно могут быть ограничены и тем­ пературы подогрева других сталей, например 12X13, 20X13. Верхний интервал длительного сопутствующего подогрева должен ограничиваться температурой появления отпускной хрупкости или синеломкости сталей (200—250° С). При лю­ бом сопутствующем" подогреве опасно охлаждение ветром (или сквозняками), так как при этом усиливается вероятность появления трещин.

Подогрев изделий при сварке до низких или высоких температур не пред­ охраняет металл шва и в зоне термического влияния'от распада по мартенсит­ ному механизму при охлаждении до комнатных температур. Поэтому в состоянии после сварки с характерным для этих условий быстрым (а при подогреве и охлаж­ дении после сварки на воздухе — ускоренным) охлаждением сварные соединения имеют высокую твердость и достаточно низкую вязкость.

Характерные твердость и ударная вязкость при надрезе в основном металле вблизи зоны сплавления для трех марок сталей показаны на рис. 7 [1, 2].

Для улучшения структуры и свойств необходимо осуществлять высокий отпуск. Влияние температуры последующего отпуска на свойства металла в зоне термического влияния сварных соединений сталей двух марок приведено на рис. 8 [1]. Структура после отпуска характеризуется сорбитом отпуска, с тем или иным количеством свободного феррита. Лучшие свойства достигаются при полном или почти полном отсутствии в структуре свободного феррита.