Обеспечить стойкость металла шва и, в особенности, околошовной зоны к образованию трещин — основная проблема свариваемости сталей мартенситного класса

Для этого следует снижать скорость охлаждения металла, и целесообразно предварительно подогревать изделия до температуры 250 °С и выше в зависимости от содержания углерода и хрома в стали.

В соответствии с условиями эксплуатации и требованиями, предъявляемыми к сварному соединению, стремятся получить металл шва, по химическому составу аналогичный основному, либо имеющий аустенитную структуру.

 

Если нужна однородность свойств металла шва и основного металла, применяют сварочные материалы, обеспечивающие образование шва, близкого по составу и свойствам к основному металлу. При этом после сварки обязательна термическая обработка изделия для того, чтобы измельчить зерно, что повышает пластичность.

 

Если термообработку осуществить сразу после сварки, то оставшаяся в металле шва и околошовной зоны часть нераспавшегося аустенита, кстати, довольно значительная, не приведет после термической обработки к желательному измельчению зерен и повышению деформационной способности металла.

Поэтому для получения оптимальной структуры основного металла и металла шва целесообразно сразу же после сварки охладить изделие на спокойном воздухе до температуры 150—200 °С, с тем чтобы в нем снизить до минимально возможного количество остаточного аустенита. Затем изделие подвергают термической обработке — отжигу при 900 °С, затем медленному охлаждению до 600 °С и последующему охлаждению на спокойном воздухе.

 

Если не нужно, чтобы механические свойства сварного соединения были равноценны свойствам основного металла, применяют сварочные материалы, обеспечивающие получение наплавленного металла с аустенитной структурой, которая обладает высокой пластичностью. Тогда последующая термическая обработка не проводится.

Такая зональная неоднородность структуры с повышенной твердостью у границы сплавления ослабляет прочность сварного соединения, что опасно для конструкций, испытывающих в процессе эксплуатации значительные нагрузки.

 

Стали ферритного класса — это высокохромистые стали, содержащие более 17% Сг и до 0,15% С. (низкое содержание углерода –ниже закаливаемость, однако высокое содержание хрома снижает пластичность)

 

Высокохромистые ферритные стали (Х25Т, Х28 и др.) обладают комплексом ценных свойств, к числу которых относятся высокая коррозионная стойкость в различных агрессивных средах, жаростойкость и кислотостойкость до 1000—1100°С.

 

До последнего времени ферритные стали, как и мартенситные, нержавеющие и окалиностойкие, для изготовления сварных конструкций применялись незначительно. Сейчас в связи с необходимостью экономить никель хромистые стали используются более широко.

Поскольку стали ферритного класса однофазные, то они не закаливаются, так как не подвержены структурным превращениям при нагреве и охлаждении.

 

Ухудшение свариваемости этих сталей связано с тремя причинами:

- повышенной склонностью зерна металла к росту, последствия которого не устраняются термической обработкой;

- склонностью металла к охрупчиванию;

- возможностью межкристаллитной коррозии.

 

Склонность металла к росту зерна.

Ферритные стали весьма чувствительны к нагреву, при котором значительно укрупняется зерно феррита. Отсутствие в таких сталях фазовых или структурных превращений делает последующее измельчение зерна в процессе охлаждения невозможным.

Поэтому снижается прочность, пластичность и кислотостойкость металла, а в холодном состоянии проявляется хрупкость.

Рост зерен феррита, особенно интенсивный в околошовной зоне, возможен и в металле шва.

Чтобы предупредить рост зерна, следует создавать тепловой режим сварки, исключающий перегрев металла. С этой точки зрения выгодны режимы с малой погонной энергией и специальные технологические приемы (сварка короткими участками, валиками малых сечений, с перерывами и т. д.).