3. Сварка среднелегированных высокопрочных сталей

3.1 Свариваемость сталей

Среднелегированные стали используют для создания облегченных высокопрочных конструкций в энергомашиностроении, тяжелом и хими­ческом машиностроении, судостроении, самолетостроении.

К этой группе относятся стали с содержанием углерода до 0,5% при комплексном легировании в сумме от 4 до 9%. В зависимости от вида термической обработки временное сопротивление для среднелегированных высокопрочных сталей может достигать 100-200 кгс/мм², при достаточно высоком уровне пластичности.

Для сварных конструкций вследствие высокой чувствительности к термическому циклу сварки среднелегированные стали с повышенным содержанием углерода практически мало применяется. Большее примене­ние имеют стали с пониженным содержанием углерода (до 0,3%). При­мерами марок среднелегированных сталей могут служить стали ЗЗХЗНВФМА, 43ХЗСНВФМА, 30ХН2МФА, 28Х3СНМВФА и др.

Для современных марок легированных сталей характерно многокомпонентное комплексное легирование. Среднелегированные стали для сварных конструкций в основном относятся к перлитному классу. Однако некоторые стали этой группы содержащие 5-8% и более легирующих элементов относятся к мартенситному классу.

Высокие механические свойства среднелегированных сталей дости­гаются легированием элементами, упрочняющими феррит и повышающими прокаливаемость стали, и надлежащей термообработкой, после которой в полной мере проявляется положительное влияние легирующих элементов. Поэтому среднелегированные стали всегда характеризуются как химическим составом, так и видом термообработки. Среднелегированные стали, предназначенные для изготовления сварных конструкций, как правило, подвергаются улучшению (закалке с последующим высоким отпуском) или закалке и низкому отпуску.

При высоких прочностных свойствах среднелегированные стали после соответствующей термообработки по пластичности и вязкости не только не уступают, но и в ряде случаев превосходят такой пластичный материал, как низкоуглеродистая сталь.

Высокие прочностные и пластические свойства среднелегированных сталей обычно сочетаются с высокой стойкостью против перехода в хрупкое состояние, что и определяет их использование для конструкций, работающих в тяжелых условиях, например при ударных или знакопеременных нагрузках, при низких или высоких температу­рах.

Увеличение степени легирования при повышенном содержаний углерода повышает устойчивость аустенита, и практически, при всех скоростях охлаждения околошовной зоны, обеспечивающих удов­летворительное формирование шва, распад аустенита происходит в мартенситной области. Подогрев изделия при сварке не снижает ско­рости охлаждения металла зоны термического влияния до значений, меньших, чем ω_кр, более того, способствует росту зерна, что вызывает снижение деформационной способности и приводит к возникновению холодных трещин.

При сварке среднелегированных сталей возникают следующие труд­ности.

Первой и основной трудностью является предупреждение возникновению холод­ных трещин в ЭТВ.

Вторая трудность-предупреждение возникновения кристаллизационных трещин в металле шва.

Третья трудность - получение металла шва, околошовной зоны и сварного соединения в целом с механическими свойствами, равноцен­ными или близкими к свойствам основного металла.