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

Высоколегированными считают стали с суммарным содержанием легирующих элементов свыше 10% при содержании железа в них более 45%. Если содержание железа меньше этой цифры, то материалы считаются специальными сплавами. К этой группе относятся стали и сплавы, обладающие специфическими свойствами: высокой антикоррозионной стойкостью при комнатной и повышенной температурах, сопротивлением ползучести при нагреве и др. Материалы этой группы в зависимости от температурных условий эксплуатации изделий разделяют на жаропрочные и жаростойкие.

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

Подобным требованиям соответствуют материалы с высокой степенью легирования — высоколегированные стали и специальные сплавы. В качестве легирующих элементов используют хром, никель, марганец, кремний, кобальт, вольфрам, ванадий, молибден, титан, бор и др. Высоколегированные стали и сплавы являются важнейшими конструкционными материалами, применяемыми 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 классам. Высокохромистые стали используют в качестве коррозионностойких, жаростойких и жаропрочных.

Коррозионно-стойкими обычно являются стали с 13% Сг и более. Одновременно эти стали обладают жаростойкостью до 600°С и жаропрочностью до 480°С. Повышение жаропрочности, допускающей длительную работу при значительных напряжениях и температуре до 650°С, достигается дополнительным легированием молибденом, ванадием, ниобием, бором и другими элементами. Хромистые стали весьма чувствительны к термическому воздействию 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 являются железо-никелевыми сплавами, а с содержанием никеля 2: 55% —никелевыми сплавами. Аустенитные стали и сплавы являются важнейшей группой материалов, широко используемой в различных отраслях машиностроения для конструкций, работающих в широком диапазоне температур.

К группе аустенитных сталей относятся коррозионностойкие хромоникелевые стали, например 08Х18Н10Т. Они обладают 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 крупнозернистой столбчатой структуры металла шва, высокой литейной усадкой кристаллизующегося металла и значительных деформаций при затвердевании.  Основными мерами борьбы с горячими трещинами при сварке этих сталей являются: получение сварных швов с двухфазной структурой (аустенит плюс небольшое количество феррита, карбидов или боридов) для улучшения структуры и измельчения зерна; ограничение вредных примесей в металле; применение неокислительных основных  электродных покрытий  и фторидных флюсов; уменьшение объема сварочной ванны и отношения ширины шва к глубине проплавления для уменьшения усадочных деформаций при сварке (сварка на пониженных погонных энергиях, рациональная разделка кромок, ниточные швы).

Источник:  penzaelektrod.ru Автор: Петр Егорович