3. Технология сварки

Низколегированные бейнитно-мартенситные стали необходимо сваривать строго соблюдая рекомендуемые значения предварительного подогрева и погонной энергии (например стыковое соединение из 14Х2ГМР без скоса кромок,  = 20 мм, t = 50 ^оС, q/v  35 кДж/см). Сварка ЭШС, а также:

– РДС, АНП-2, АНП-6П (Э-70), = ток, обратная полярность;

– сварка под флюсом, Св-08ХН2ГМЮ, Св-08ХН2Г2СМЮ + АН-17М, АН-43, = ток, обратная или прямая полярность;

– сварка в СО₂, Св-08Г2С, Св- 10Г2СМА, Св-08ХН2Г2СМЮ или ПП-АН54, ПП-АН57 (78% Ar + 22% CO₂, 75% Ar + 20% CO₂ + 5% О₂, Св-08ХН2ГМЮ).

Микролегированные стали сваривают ЭШП, а также:

– РДС, целлюлозное покрытие – ВСЦ-4, ВСЦ-4А (Э-50) и основное покрытие – ВСФ-65 (Э-60), ВСФ-75 (Э-70). С целью предотвращения ХТ в корне шва – предварительный подогрев до 100^оС;

– сварка под флюсом, Св-08ХМ, Св-08МХ + АН-348А, АН-348АМ, АН-17 или Св-08ГНМ + АН-60 (для 09Г2ФБ) или Св-10НМА + АН-17 (для 16Г2Ф, 12ГН2МФАЮ).

Лекция № 10

Сварка среднелегированных мартенситно-бейнитных сталей

и мартенситно-стареющих сталей - 2 часа

1. Область применения среднелегированных мартенситно-бейнитных сталей и мартенситно-стареющих сталей.

2. Особенности сварки.

3. Технология сварки.

1. Область применения среднелегированных мартенситно-бейнитных сталей

и мартенситно-стареющих сталей

Среднелегированные мартенситно-бейнитные стали после закалки и низкого отпуска имеют высокую прочность при достаточной пластичности и вязкости (25ХГСА, 30ХГСА, 30ХГСНА, 24Х2ГСНМА и др.) и применяются при изготовлении ответственных сварных конструкций. В ряде случаев детали из данных сталей сваривают в термически упрочненном состоянии (_в = 1050-2000 МПа).

Мартенситно-стареющие стали имеют микроструктуру пакетного мартенсита, упрочненного по механизму старения (интерметаллиды: Ni₃Ti, Ni₃Mo и пр.: Ni(Ti, Al)) с _в = 1500-2800 МПа: 03Х11Н9М2Т, Н18К9М5Т и т. д. Оболочки летательных аппаратов, корпуса двигателей, сосуды высокого давления, криогенные установки.

2. Особенности сварки

Среднелегированные мартенситно-бейнитные стали склонны к высокотемпературной химической неоднородности (ВХМН)  подплавление по линии сплавления локальных объемов основного металла, включающих, как правило, легкоплавкие сульфиды и сегрегаты. Процессы при нагреве:

– 1300-1360^оС, подплавление локальных объемов основного металла с легкоплавкими сульфидами и сегрегатами и растекание жидкости;

– 1360-1420^оС, полное оплавление границ зерен и расплавление сегрегаций, расплавленные сульфиды равномерно обволакивают зерна;

данные (1-ая и 2-ая стадии) при Т < T_c;

– 1420-1480^оС, формирование мелких зерен делением крупных на отдельные подплавленные части, новые границы обогащены примесями.

ВХМН  изменяет кинетику мартенситного превращения в нижнем интервале мартенситной области (количество малопластичного троостита растет), что способно привести к зарождению холодных трещин;  способствует появлению горячих трещин.

Появление ГТ связано с отставанием пластической деформации от фронта нарастающих временных напряжений, что ведет к слиянию микронесплошностей в области ВХМН; по достижению критической длины данного дефекта образуется надрыв – зародыш ГТ.

ХТ обусловливаются наличием ВХМН вблизи линии сплавления и последующим превращением аустенита в околошовной зоне, наличием значительных остаточных напряжений и перераспределением водорода после сварки. При использовании рафинированного основного металла (S, Н₂ и др. газы, неметаллические включения) стойкость против ХТ растет (на 40-60%). Кроме того, стойкость против ХТ увеличивается  на 60% (35Х3Н3М) после предварительной наплавки кромок металлом того же химического состава, что и основной металл (отсутствие ВХМН, благоприятные форма и распределение неметаллических включений на будущей линии сплавления):

.	Кривые замедленного разрушения соединений из стали 35Х3Н3М: 1 –с наплавкой кромок; 2 – без наплавки кромок

При сварке термически упрочненного металла  разупрочнение в ЗТВ на участке, нагреваемом до 500-770^оС. Протяженность участка разупрочнения регулируется выбором погонной энергии (рост при увеличении погонной энергии).

Мартенситно-стареющие стали имеют лучшую свариваемость, чем другие углеродистые легированные стали, и:

– мало чувствительны к ГТ и ХТ (в шве > 20% остаточного аустенита);

– высокий уровень механических свойств сварного соединения непосредственно после сварки _в  1000 МПа, высокая ударная вязкость;

– равнопрочность сварного соединения и основного металла после старения (нормализация 1000-1050^оС + старение 300-540^оС, несколько часов), _в на уровне 1700 МПа, КСU не более 1 МДж/м²;

– сварные швы склонны к пористости (мало раскислителей);

– возможность появления крупнозернистости металла шва особенно при высоком содержании Ni  дендридный излом (низкая ударная вязкость и усталостная прочность), предотвращение (только для нержавеющих мартенситно-стареющих сталей): 1,5-4% -феррита препятствует прорастанию дендридов через несколько слоев;

– при многослойной сварке требуется подогрев сваренных слоев для предотвращения из охлаждения ниже температуры - превращения;

– необходимо высокое качество зачистки и обезжиривания кромок;

– рекомендуется использование низкой погонной энергии.