Свариваемость высокопрочных сталей

Способность высокопрочных низколегированных сталей свариваться яв-ляется важной характсристикой, определяющей возможность получения свар-ного соединения с заданными свойствами по технологии, доступной для заво-дов.

Принято считать, что с повышением прочности стали свариваемость ее ухудшается. Однако высокопрочные стали свариваются удовлетворительно. Связано это прежде всего с низким содержанием углерода и ограниченным ле-гированием. Последнее оказалось возможным в связи с тем, что высокая проч-ность стали достигается не только за счет упрочнения твердого раствора, но и вследствие максимального измельчения структуры.

Исследования свариваемости высокопрочных сталей сводятся к определе-нию оптимальных условий сварки, при которых исключается возможность по-явления трещин и металл околошовной зоны сохраняет требуемые пластич-ность, прочность и хладностойкость.

Образование горячих трещин

Основными факторами, влияющими на процесс образования горячих тре-щин в металле шва, являются хими­ческий состав металла шва, кристаллизация, общая гео­метрия сварного соединения и сварочной ванны, дополнительным фактором – образование при кристаллизации пленок из неметаллических вклю-чений (в частности, суль­фидов) по границам зерен.

Известно, что повышение содержания углерода в наплавленном металле увеличивает его склонность к образованию горячих трещин, а при содержании угле­рода более 0,15% необходимо принимать специальные меры, чтобы избе-жать возникновения трещин.

Этого можно достичь путем снижения содержания серы. Предпола-гают, что суммарное содержание серы и фосфора в свариваемой стали не долж-но превышать величины ,

где 0,007 — постоянный коэффициент.

Присадочный и основной металл должны содержать по возможности ме-ньшее количество серы и фосфора. Важное значение имеет совместное влияние содержания вредных примесей на образование горячих трещин. На рис. 22 при-ведены данные о влиянии произведения процентного содержания фосфора и уг-лерода (% РХ% С) на склонность высокопрочных сталей к горячим трещи­нам.

Испытывали специальные сварные образцы с двухсторонними симмет-рично расположенными попе­речными надрезами на боковых кромках. Образцы изго­товляли из высокопрочных сталей с очень низким содер­жанием серы (не более 0,010%), с различным содержа­нием фосфора (от 0,007 до 0,023%) и угле-рода (от 0,15 до 0,73%). Сварка производилась вольфрамовым неплавящимся электродом в аргоне посредине образца. Жест­кость образца регулировали рас-стоянием между надре­зами. Критерием склонности стали к образованию горя-чих трещин служило отношение суммарной длины трещин между надрезами к длине перемычек между по­следними, умноженное на 100.

Как видно из рис. 22 с ростом величины % Р X % С склонность сталей к образованию горячих трещин увели­чивается. Поэтому для получения высоко-прочной стали, способной свариваться без образования горячих трещин, сле-дует строго ограничить содержание не только серы, но и фосфора и углерода. Интересно рассмотреть совмест­ное влияние фосфора и углерода в сочетании с легиру­ющими элементами на склонность стали к образованию горячих трещин. Как видно из рис. 23, в этом случае на­блюдается четкая зависимость между склонностью стали к образованию горячих трещин и содержанием в ней леги-рующих элементов. Многочисленные исследования показывают, что карбидо-образующие элементы – хром, молибден, ванадий-–уменьшают склонность ста-ли к об­разованию горячих трещин, в то время как никель, крем­ний, углерод, се-ра, фосфор усиливают ее. Поэтому современные высокопрочные низколегиро-ванные стали (см. табл. 3), как правило, имеют ограниченное содержа­ние угле-рода, никеля, кремния, серы и фосфора. При соблюдении определенных тех-нологических режимов сварки и применении правильно подобранных приса-доч­ных материалов задача получения металла шва без горя­чих трещин решает-ся достаточно успешно.