Для получения металла шва с достаточно измельченным зерном целесообразно применять сварочные материалы, содержащие элементы-модификаторы (Ti, А1 и др.)

Склонность металла к охрупчиванию.

Длительный нагрев металла шва и околошовной зоны до высоких температур может привести к значительной потере им пластичности. Это явление называется охрупчийанием металла.

 

Известны два основных вида охрупчивания металла при сварке сталей ферритного класса:

1. Тепловое охрупчивание (475-градусная хрупкосгь), появляющееся при нагреве металла в интервале температур 350—500 °С. Этому виду охрупчивания способствуют такие элементы, как Сг, V, Si, Nb, вменьшей мере— Ti и А1. Многочисленными исследованиями природа этого явления в полной мере пока еще не установлена. Не найдены также и элементы, наличие которых в высокохромистых сталях исключало бы или существенно ограничивало развитие теплового охрупчивания. Предполагают, что причиной тепловой хрупкости может быть выпадение субмикроскопических частиц по границам зерен феррита.

2. Снижение пластичности металла вследствие выпадения вторичных карбидов хрома по границам зерен. Выпавшие по границам зерен твердые и хрупкие карбиды хрома не могут противостоять появляющимся в металле напряжениям, результатом чего становится охрупчивание металла.

Чтобы предупредить охрупчивание второго вида, применяют нагрев изделия перед сваркой (150—180 °С), усиливающий также стойкость металла к трещинам, связанным с ростом зерна.

Второй мерой, ослабляющей эффект охрупчивания главным образом металла шва, служит уменьшение содержания углерода.

 

Межкристаллuтная коррозия металла

протекает преимущественно по границам зерен.

 

В хромистых ферритных сталях к межкристаллитной коррозии склонны участки основного металла, непосредственно прилегающие к шву и нагреваемые при сварке до наиболее высоких температур. Карбиды хрома и железа выпадают здесь по границам зерен. Обедненные хромом периферийные участки зерен феррита подвергаются коррозии.

Чтобы повысить стойкость к межкристаллитной коррозии,следует вводить в металлэлементы, которые связывают углерод в прочные стабильные карбиды и затрудняют образование карбидов хрома. Такими элементами выступают более сильные карбидообразователи, чем хром, например титан и ниобий.

 

Благотворно влияет также уменьшение содержания углерода. Поэтому для изготовления сварных конструкций широко применяют малоуглеродистые ферритные стали, стабилизированные титаном (0Х17Т, Х25Т и др.).

Аналогично мартенситным, ферритные стали сваривают по двум вариантам:

1) применяемые сварочные материалы позволяют получить сварное соединение, обладающее после соответствующей термической обработки структурной однородностью с основным металлом и необходимой прочностью;

2) применяемые сварочные материалы обеспечивают получение сварных соединений, для которых характерна структурная неоднородность (шов — аустенит, основной металл — феррит) и неравнопрочность с основным металлом.

 

По первому варианту целесообразен предварительный подогрев изделия до 150—180 °С и немедленная термическая обработка после сварки для повышения пластичности сварного соединения и его стойкости к холодным трещинам. Режим термической обработки: нагрев конструкции до 870—900 °С с выдержкой не менее 10 ч и последующим быстрым охлаждением в холодной воде.

В процессе нагрева и длительной выдержки полностью растворяются в твердом растворе (феррите) выпавшие при сварке карбиды. Последующее быстрое охлаждение не позволяет им снова выпасть из раствора.

 

Применяя второй вариант, особенно в сочетании с последующей термообработкой, следует учитывать возможное перемещение углерода из основного металла в периферийные участки шва, при котором с одной стороны образуются обезуглероженные участки, а с другой — прослойки металла, обогащенные карбидами. Отсюда снижение прочности металла по обезуглероженному участку и возможность его разрушения.

 

Во всех случаях при выборе сварочных материалов следует учитывать необходимость наиболее полно сохранять в металле шва легирующие элементы, в частности хром. Этому требованию в достаточной степени отвечают покрытия и флюсы основного типа.