475ОС-ная хрупкость.

Развивается в 2-х фазных ауст.-ферритных швах во время длительного пребывания их при t=350-550^оС. Эта хрупкость проявляется в:

- резком снижении ударн. вязкости;

- повышении твердости;

- снижении коррозионной стойкости.

Наиболее часто 475^оС хрупкость проявляется в хромистых сталях, содерж. более 15% Cr, а также 8% и более ферритной фазы.

Хрупкость появившуюся в результате длительной эксплуатации при t=350-450^оС можно устранить путем нагрева до более высоких температур. Этот нагрев не должен быть длительным, чтобы избежать образования δ-фазы.

475⁰C хрупкость вызывается процессами внутрифазового перераспределения Cr в высоколегир. Cr α-Fe, без выделен. каких-либо избыт. фаз.

Кинетика этих процессов заключ. в концентрации атомов Cr в определ. узлах кристалич. реш. В результате перераспределения обр-ся микрообъёмы обогащённые и обеднённые Cr. Перераспределение Cr вызывает искажение кр. реш., внутрифазовый наклёп и как следствие резкое падение ударной вязкости и повыш. тв. феррита.

Считают, что внутрифаз. перераспред. Cr, вызывающее 475⁰C хрупкость нужно рассматривать как инкубацион. период. образования σ-фазы.

σ-фаза.

Формирование при св. ауст.-феритн. структуры явл. одним из способов повышения стойкости св. швов против горячих трещин (кристаллизационных и полигонизационных). Удовлетворительная стойкость против образования трещ. достиг. при образ. выше 2% феррита.

Двухфазн. структ. повышает стойк. против кристализац. трещ. одноврем. способств. образ-ю σ-фазы, по сравн. с однофазн. ауст. ст. Наиболее интенсивно процесс . σ-тизации протек. в высоколег. ст. элементы стабилизирующие феррит: Mo, V, W смещают область образов. σ-фазы в сторону более низк. содерж. Cr.

Углерод в хромистых ст. замедл. образов-е σ-фазы, т.к. связывает Cr в стойкие карбиды, обедняя им феррит.

Избежать образования σ-фазы в сталях раб-их при темп. её выделения не возможно, однако, кратковр. периодич. нагрев до 1000⁰С, наприм. ст. 25-20, в теч. 2-4 ч. устраняет σ-фазу.

Эффективным средством повышения пластичности 2-хфазн. швов, в кот. присутств. σ-фаза, явл. закалка до темп. 1050-1100⁰C.

Чувствит. ст. к термодеформ. циклу сварки.

Закаливающиеся стали.

Ст. мартенситн. класса 20Х13, М+Ф Кл. 12Х13, ферритного 08Х13 при св. претерп-т закалку, т.е. в ОШЗ станов. более прочным, ТВ., хрупким. Наприм. при св. ст. 20Х13 тв. в ОШЗ повыш. до 340 по Виккерсу, а ударн. вязкость сниж. с 8 до 0,8 кгс/см². После отпуска при 680-720⁰C в течен. 3-5 ч. ТВ. сниж. до 190 по Виккерсу (исходн. 180), уд. вязк. повыш. до 7,9 кгс/см².

Ферритные стали.

Стали содерж-е более 16% Cr, относ. к феритн. ст. и при высокотемпер. нагреве и охлажд. не испыт. структурн. превращ.

Характерн. особ-ть высокохром. ст. явл. сильн. склон. к перегреву.,т.е. к росту зерна, при t выше 1100. С увелич. р-ра зерна сниж. пластичн. и ударн. вязкость. Чем крупнее зерно в исходн. сост., чем больше погонная энерг. св., тем крупнее зерно в ОШЗ и ниже пластичн.

Ферритн. ст., содерж-е ккарбидообр. элем., несколько менее склонны к росту зерна.

Аустенитные стали.

Ст. ауст. Кл. после закалки им. структ. ауст. В отличии от феритн. ауст. ст. практически не перегреваются. Поэт. сниж. ударн. вязк. незначительно, однако, с увелич. погонной эн., повыш. склон. к межкристалидной коррозии. На участках непосредств. прилег-их к шву и в участк. ЗТВ нагреваемой выше 500⁰C.

Одной из мер предотвр. перегр. ст. явл. искусств. охлажд. места сварки с обратн. стороны.

Металлургические хар-ки способов св. плавл-ем.

Газоэлектрическая сварка.

В кач. защитн. сред применяют: Ar, He, CO₂, смесь Ar с 3-5% O_2, Ar+ CO₂+ O₂, смесь Ar с 15-25% CO₂, Ar с N₂, Ar+ CO₂+ N₂ и т.д.

При газоэлектр. св. происходит прямое окисление мет., а так же насыщение азотом и Н₂.

Насыщ. N₂ возраст. до 0,16% при содерж. N₂ в Ar порядка 10%. Такое легир-е N₂ однофазн. ауст. сталей полезно. Поэтому примен. смесь Ar+5%N₂.

Смесь Ar с 5% O₂ привод. к некот. окислен. элем. проволоки, наприм. Cr с 18,8 до 18,4%. Несколько интенсивнее окисл. элем. при св. в CO₂. При с. в CO₂ происходит. некот. науглераж. мет., что нужно учит. при св. коррозионностойких ст.

Сварка под флюсом.

Плавленые сварочные флюсы – это сплав окислов мет. с ферритн. солями. В одной гр. кот. преоблад. содерж. активн. окислов, а в др. фторидов.

Шлаки 1-й гр. явл. активными по отношению к жидкому мет.

Чем больше отношение SiO₂ + MnO во флюсе, тем интенсивнее развив. FeO кремний марганцево вост. реакции.

Увелич. кол-ва SiO₂ при неизменном содержании MnO и FeO способствует насыщению шва кремнием.

Увелич. кол-ва MnO приводит к увеличению насыщения шва Mn.

Сварка покрытыми электродами

Характер взаимодействия жидких шлака и мет при РДС, подобен сварки под флюсом. Для сварки высоколег. ст. применяют электроды с фтористокальцеевым покрытием, а также начинают применять электроды с рутил-фтористокальцеевым покрытием и рутил-фтористым.

Преимущества рутила по сравнению с TiO₂ :

-рутил имеет более крупную грануляцию благодаря чему уменьшается гигроскопичность, требуется меньше связующего жидкого стекла, наличие в рутиле двуокиси циркония и более высокого содержание окислов железа тормозит реакцию перехода серы и фосфора в шов, что уменьшает технологические св-ва электродов. Кроме этого рутил содержит меньше серы по сравнению с TiO₂.

При сварке некоторых сталей, повышение содержания Si и С недопустимо. Иногда необходимо минимизировать выгорание Al, Ti. Для этого покрытие электродов должно быть полностью нейтральным т.е. не создавать SiO₂ , а создавать только стойкие окислы Al₂O₃, CaO, MgO. Введение окислов железа позволяет снизить содержание углерода в шве.

Склонность швов к образованию газовых включений

Поры представляют собой пузырьки газа не успевшего выделиться из мет. при его отвердевании.

Газами вызывающими поры в швах являются Н_2, N₂, окись углерода. Поры образуются чаще всего вследствие насыщения мет. Н₂ из окружающей среды или азотом при содержании его в ванне выше предела растворимости.

Н₂ попадает в зону сварки в месте с маслом, ржавчиной, влагой.

N₂ при сварки высоколегированных сталей может попадать при чрезмерном легировании мет.

Наличие в металле Ti, Nb, Al, ванадия обладает большим химическим средством к N₂ , уменьшает вероятность образования пор.

Возможность образования пор определяется так же по свободным выходам из ванны, которое определяются вязкостью шлака, под жидкотекучими шлаками вероятность пор меньше.

Поглощение Н₂­ мет шва при сварке и его диффузия в околошовную зону(ОШЗ)

Капли электродного мет , находящиеся на торце электрода и проходящие через дуговой промежуток поглощают водород из атмосферы дуги.

Атмосфера дуги- смесь паров мет и газа. Водород обычно попадает в атмосферу в виде водяных паров. При высокой температуре вода дисоциирует на Н₂ и О₂. С повышением температуры растворимость Н₂ в мет повышается. При 300⁰с-0,167см/100гр напл мет, 1530⁰-14,25 см³/100гр напл мет.

При переходе в жидкое состояние 23см³/100гр напл мет растворимость Н₂ в аустенитной стали в 1000 раз больше чем в низколегированной стали.

Растворимость Н₂ в жидком металле зависит от содержания в нам кислорода. С увеличением температуры жидкого мет растворимость Н₂ сначала повышается , а затем при температуре кипения снижается до 0. Максимальная растворимость Н₂ наблюдается при температуре 3700К и составляет 43см/100гр напл мет, при сварке 5-12 тыс.

Н₂ в дуге может находиться в атмосферном, молекулярном и ионизированном состоянии.

Количество Н₂ в шве определяется количеством водяных паров в атмосфере дуги; возможностью связывании атмосферного водорода в стойкие хим соединения HF, воздействием рода тока и полярности на ионизационную часть Н₂ в атмосфере дуги.

Разные марки электродов дают различное содержание Н₂. с этой целью в электродное покрытие вводят CaF, что позволяет связать Н₂ в HF, воздействием рода тока и полярности на ионизационную часть Н₂ в атмосфере дуги.

Разные марки электродов дают различное содержание Н₂. С этой целью в электродное покрытие вводят CaF что позволяет связать Н₂. С целью снижения Н₂ сварку ведут на постоянном токе обратной полярности.

Наиболее эффективный способ снижения Н₂ в низколегированных мет прокалка электродов при температуре 500-550⁰с. В процессе хранения покрытие поглощает влагу из воздуха.

Для предотвращения увлажнения электродов их хранят при относительной влажности не более 50%. Это условие обеспечивает хранение электродов в шкафах или термопиалах при температуре 50-150⁰с.

При сварки в защитных газах содержание Н₂. получается минимальным по сравнению с др способами сварки. Это объясняется тем, что при сварки в защитных газах голой проволокой отсутствует покрытие которое поглощает влагу. Но с увеличением влажности защитного газа содержание Н₂. возрастает. С этой целью защитный газ осушают селикогелем.

При уменьшении давления газа в баллоне его абсолютная влажность увеличивается следовательно увеличивается содержание Н₂. в наплавленном металле.

Увеличивается Н₂. и с увеличением диаметра проволоки.

Наименьшее содержание Н₂. наблюдается при сварки на обратной полярности и при сварки неплавящимся электродом.