Сварка высоколегированных сталей и сплавов (Начало статьи, Часть 1)

за Высоколегированных считают стали с суммарным содержанием легирующих элементов свыше 10% при содержании железа в них больше 45%. Если содержание железа меньше этой цифры, то материалы считаются специальными сплавами. К этой группе относятся стали и сплавы, которые владеют специфическими свойствами: высокой антикоррозийной стойкостью при комнатной и повышенной температурах, сопротивлением ползучести при нагреве и др. Материалы этой группы в зависимости от температурных условий эксплуатации изделий разделяют на жаропрочных и жаростойких.

Жаростойкость (окалиностойкость) - свойство металлов и сплавов хорошо противостоять при высоких температурах химическому действию, в частности окислению на воздухе или в другой газовой среде. Жаропрочность — способность материалов при высоких температурах выдерживать без разрушения механические нагрузки.

Подобным требованиям отвечают материалы с высокой степенью легирования — высоколегированные стали и специальные сплавы. Как легирующие элементы используют хром, никель, марганец, кремний, кобальт, вольфрам, ванадий, молибден, титан, бор и др. Высоколегированные стали и сплавы являются важнейшими конструкционными материалами, употребимыми в производстве оборудования для химической промышленности, в авиации, энергетике и реактивной технике.

В первую очередь необходимо отметить высокохромистые стали, используемые в энергетическом и химическом машиностроении. В зависимости от степени легирования хромом они могут относиться к мартенситному, мартенситно-ферритному и ферритному классов. Высокохромистые стали используют в качестве коррозийностойкие, жаростойкие и жаропрочные.

коррозийностойкими обычно есть стали с 13% Сг и более. Одновременно эти постоянные владеют жаростойкостью к 600°с и жаропрочности к 480°с. Повышение жаропрочности, которая допускает длительную работу при значительном напряжении и температуре к 650°с, достигается дополнительным легированием молибденом, ванадием, ниобием, бором и другими элементами. Хромистые стали весьма чувствительные к термическому действию при сварке, что необходимо учитывать при разработке технологических процессов. Жаростойкими и жаропрочными материалами являются высоколегированные аустенитные стали и сплавы. Их классифицируют по системе легирования, структурному классу, свойствам и служебному назначению. Основные легирующие элементы — хром и никель. Материалы с суммарным содержанием железа и никеля 65% при соотношении никеля и железа 1: 1,5 является железо-никелевыми сплавами, а с содержанием никеля 2: 55% —никелевими сплавами. Аустенитные стали и сплавы являются важнейшей группой материалов, широко используемой в разных отраслях машиностроения для конструкций, которые работают в широком диапазоне температур.

К группе аустенитных сталей относятся коррозийностойкие хромоникелевые стали, например 08х18н10т. Они владеют высокой пластичностью и хорошо штампуются в холодном состоянии. Главной опасностью при сварке этих сталей является склонность к трещинам и межкристаллитной коррозии сварных соединений.

Склонность к образованию горячих трещин связана с образованием грубозернистой столбчатой структуры металла шва, высокой литейной усадкой металла, который кристаллизующийся, и значительных деформаций, при отвердевании. Основными мероприятиями борьбы с горячими трещинами при сварке этих сталей является: получение сварных швов с двухфазной структурой (аустенит плюс небольшое количество феррита, карбидов или борида) для улучшения структуры и измельчения зерна; ограничение вредных примесей в металле; применение неокислительных основных электродных покрытий и фторидних флюсов; уменьшение объема сварочной ванны и отношения ширины шва к глубине проплавливания для уменьшения усадочных деформаций при сварке (сварка на сниженных погонных энергиях, рациональное обрабатывание кромок, ниточные швы).

Источник: penzaelektrod. Ru

Автор: Петр Егорович