1.3. Свариваемость и влияние на нее легирующих элементов.
К легирующим элементам относятся, в первую очередь,: Cr, Ni, Mo, W, V, Ti,Nb,aтакже марганец и кремний при определенном их содержании.
I.Хром (Сr) — в низкоуглеродистых сталях содержится до 0.3%; в конструкционных — 0.7-5%, в хромоникелевых — 9 — 35%.
Влияние:
"-" 1) При сварке образует карбиды хрома — резко повышающие твердость в зоне термического влияния;
" - " 2) Содействует образованию тугоплавких окислов, затрудняющих процесс сварки.
II.Никель (Ni) — в низкоуглеродистых 0.2-0.3%, в легированных 8-35%.
Влияние: "±" 1) Повышает пластические и прочностные свойства стали.
"+ "2) Измельчает зерно, практически не ухудшая свариваемости.
III. Молибден (Мо).
Влияние:
" + " 1) Увеличивает несущую способность стали при ударных нагрузках и повышенных температурах.
"-" 2) Способствует образованию трещин.
"-" 3) Активно окисляется и выгорает.
IV. Ванадий (V).
Влияние:
Способствует закаливаемости стали, что затрудняет сварку.
Активно окисляется и выгорает.
V. Марганец (Мп) — содержится в пределах 0.3-0.8% (для большинства конструкционных сталей).
Влияние:
Процесс сварки не затрудняет.
Является активным раскислителем.
Но: Возникает опасность появления трещин в связи с тем, чтоМп увеличивает закаливаемость стали.
Интенсивное выгорание.
Кремний (Si).
Влияние:
Не вызывает затруднений при сварке.
Раскислитель.
При его содержании 0.8-1.5% условия сварки ухудшаются из-за высокой жид-котекучести кремнистой стали и образования тугоплавких окислов.
Активно выгорает.
2. Металлургические особенности электродуговой сварки высоколегированных сталей.
2.1. Легирование металла шва при сварке высоколегированных сталей. Особенности.
1. При сварке высоколегированных сталей легирование швов осуществляется:
а)главным образом через присадочную проволоку,
б)реже — через так называемые керамические флюсы,
в) через покрытие электродов, причем в последнем случае чаще происходит не полное, а лишь частичное легирование металла шва.
Весьма часто, исходя из условий эксплуатации сварных изделий и соответственно требуемых свойств металла шва, химический состав его даже на одной и той же марке стали принимают отличным от состава свариваемой стали.
Состав металла шва выбирается прежде всего в зависимости от марки свариваемой стали, ее свариваемости, а также от требуемых механических свойств и коррозионной стойкости сварных соединении.
Химический состав шва определяет его структуру, от которой, в свою очередь, зависят как механические свойства, так и коррозионная стойкость металла, а также его технологичность (стойкость против образования трещин, деформируемость и др.).
Для определения структуры высоколегированных сварных швов по их химическому составу обычно пользуются структурной диаграммой Шеффлера (рис. 1), являющейся развитием диаграммы Маурера.
а). При этом учитывается соответствующее аустенитизирующее и ферритизирующее действие всех присутствующих легирующих элементов, которое для сварных швов несколько иное, чем для катаной стали и даже для стального литья.
б). Эквивалентное действие легирующих элементов на структуру сварных швов по отношению к никелю и хрому ориентировочно выражают следующими коэффициентами: NiЭКВ = %Ni+ 30% С + 30 % N + 0,5 %Мо,
Сrэкв= 1%Сr+ 2%Мо +l,5%Si+ 5%Ti+ 2%Nb+ 2%А1+ 1,5%W+V
Рис. 1 Диаграмма влияния элементов на структуру металла сварных швов (диаграмма Шеффлера.).
в). По заданному составу шва выбирают присадочную проволоку или электроды, учитывая при этом марку свариваемой стали, примерные доли электродного и основного металлов, из которых состоит шов, зависящие от режима сварки, а также степень выгорания элементов при сварке и переход их из флюса или из покрытия электродов в шов, которые, в свою очередь, зависят от режимов сварки и содержания этих элементов в проволоке и электродном покрытии или их окислов во флюсе и в покрытии.
г). Наиболее хорошие свойства имеет только металл шва, содержащий аустенит и около 5% феррита.