отличающимися по свойствам сварочными материалами из-за необходимости

обеспечения технологической прочности .

В настоящее время применяется два вида сварки :

1. Сварка однородными перлитными электродами , близкими по составу к

основному металлу .При этом металл шва и зона термического влияния

приобретают закалённую структуру и образуется широкая твёрдая

прослойка .

2. Сварка с применением аустенитных электродов . Поскольку аустенитные

материалы не склонны к закалке , твёрдые прослойки образуются только в

зоне термического влияния .

Хромистые мартенситно- ферритные стали .

У стали марки 08Х13 с содержанием углерода 0,08 % ,

термокинетическая диаграмма распада аустенита имеет две области

превышения : в интервале 600-930 С, соответствующем образованию феррито-

карбидной структуры , и 120-420 С - мартенситной . Количество

превращённого аустенита в каждом из указанных температурных интервалов

зависит , главным образом , от скорости охлаждения . Например , при

охлаждении со средней скоростью 0,025 С/с превращение аустенита

происходит преимущественно в верхней области с образованием феррита и

карбидов . Лишь 10 % аустенита в этом случае превращается в мартенсит в

процессе охлаждения от 420 С . Повышение скорости охлаждения стали до 10

C/c способствует переохлаждению аустенита до температуры начала

мартенситного превращения ( 420 С ) и полному его бездиффузионному

превращению . Изменения в структуре , обусловленные увеличением скорости

охлаждения , сказываются и на механических свойствах сварных соединений

. С возрастанием доли мартенсита наблюдается снижение ударной вязкости .

Увеличение содержания углерода приводит к сдвигу в область более

низких температур границы превращения мартенсита . У сталей с

содержанием углерода 0,1- 0,25 % в результате этого полное мартенситное

превращение имеет место после охлаждения со скоростью ~1С/c .

С точки зрения свариваемости , мартенситно- ферритные стали

являются “неудобными” в связи с высокой склонностью к подкалке в сварных

соединениях этих сталей . Подкалка приводит к образованию холодных

трещин . Склонность к образованию трещин при сварке зависит от характера

распада аустенита в процессе охлаждения . В случае формирования

мартенситной структуры ударная вязкость сварных соединений 13 %-ных

хромистых сталей снижается до 0,05-0,1 МДж/м(^() . Последующий отпуск

при 650-700 С приводит к распаду структуры закалки , выделению карбидов

, в результате чего тетрагональность мартенсита уменьшается . После

отпуска ударная вязкость возрастает до 1МДж/м^2 . С учётом такой

возможности восстановления ударной вязкости большинство марок хромистых

сталей имеет повышенное содержание углерода для предотвращения

образования значительного количества феррита в структуре . Таким образом

удаётся предотвратить охрупчивание стали . Однако при этом наблюдается

ухудшение свариваемости вследствие склонности сварных соединений к

холодным трещинам из-за высокой хрупкости околошовного металла со

структурой пластинчатого мартенсита .

Аустенитные коррозионностойкие стали .

Аустенитные стали содержат в своём составе Cr , Ni , C . По

реакции на термический цикл хромоникелевые стали относят к хорошо

свариваемым . При охлаждении они претерпевают однофазную аустенитную

кристаллизацию неперлитного распада , тем более мартенситного

превращения при этом не происходит .

Характерным показателем свариваемости хромоникелевых сталей

является межкристаллитная коррозия (МКК) .

МКК развивается в зоне термического влияния , нагретой до

температур 500-800 С ( критический интервал температур ) .

При пребывании металла в опасном (критическом) интервале

температур по границам зерен аустенита выпадают карбиды хрома Cr(4)C ,

что приводит к обеднению приграничных участков зерен аустенита хромом

.хром определяет коррозионную стойкость стали . В обеднённых хромом

межкристаллитных участках развивается коррозия , которая называется

межкристаллитной .

Межкристаллитная коррозия имеет опасные последствия - может

вызвать хрупкие разрушения конструкций в процессе эксплуатации .

Чтобы добиться стойкости стали против межкристаллитной коррозии ,

нужно исключить или ослабить эффект выпадения карбидов . т. е.

стабилизировать свойства стали .

Аустенитно- ферритные нержавеющие стали.

Аустенитно- ферритные стали относятся к группе хорошо свариваемых

сталей . Они стойки к образованию горячих трещин против межкристаллитной

коррозии .

Специфичным моментом свариваемости является их повышенная

склонность к росту зерна . Наряду с ростом ферритных зерен возрастает

общее количество феррита . Последующим быстрым охлаждением фиксируется

образовавшаяся структура . Размеры зерна и количество феррита , а также

ширина зоны перегрева зависят от погонной энергии сварки , соотношения

структурных составляющих в исходном состоянии и чувствительности стали к

перегреву .Соотношение количества структурных составляющих ( гамма - и

альфа- фаз ) в исходном состоянии в значительной степени зависит от

содержания а стали Ti . Количество титана в стали также определяет

устойчивость аустенитной фазы против гамма- альфа превращения при

сварочном нагреве . Чем выше содержание Ti , тем чувствительней сталь к

перегреву . Вследствие роста зерна и уменьшения количества аустенита

наблюдается снижение ударной вязкости металла околошовной зоны и угла

загиба сварных соединений аустенитно- ферритных сталей . Менее

чувствительными к сварочному нагреву являются стали , не содержащие

титан , - это стали 03Х23Н6 и 03Х22Н6М2 .

Особенности сварки аппаратуры из разнородных сталей

.

Специфическими показателями свариваемости разнородных сталей

являются процессы диффузии и разбавления .

Наибольшую опасность представляет диффузия С в сторону

высоколегированной стали , где большая концентрация Cr или других

карбидообразующих элементов .

Разбавление происходит при перемешивании свариваемых сталей и

присадочного материала в объёме сварочной ванны .

Сталь более легированная разбавляется сталью менее легированной .

Степень разбавления зависит от доли участия каждого из составляющих

разнородное сварное соединение .

Общие сведения о металлургических процессах при сварке в

инертных газах .

Сварку сталей осуществляют обычно под флюсом , в среде оксида

углерода (IV) , но бывают случаи , когда целесообразно применять аргонно-

дуговую сварку ,- например для упрочнения средне и высоколегированных

сталей .

Низкоуглеродистые низколегированные стали , особенно кипящие ,

склонны к пористости вследствие окисления углерода :

Fe(3)C + FeO = 4Fe + CO ;

Этот процесс идёт за счёт кислорода , накопленного в сталях во время их

выплавки , но может возникать за счёт примеси к Ar марок В и Г , за счёт

влажности газа и содержащегося в нём кислорода .

Для подавления этой реакции в сварочной ванне нужно иметь

достаточное раскислителей ( Si , Mn , Ti ) , т. е. использовать

сварочные проволоки Св08ГС или Св08Г2С . Можно снизить пористость путём

добавки к аргону до 50 % кислорода . который , вызывая интенсивное

кипение сварочной ванны , способствует удалению газов до начала

кристаллизации . Добавка кислорода к аргону снижает также критическое

значение сварочного тока , при котором осуществляется переход от

крупнокапельного переноса металла в дуге к струйному , что повышает

качество сварки .

Среднелегированные углеродистые стали обычно содержат в своём

составе достаточное количество активных легирующих компонентов для

подавления пористости , вызываемой окислением углерода . Это

обеспечивает плотную структуру шва , а шва состав металла шва

соответствует основному металлу , если электродные проволоки имеют так

же близкий состав .

Аустенитные коррозионностойкие и жаропрочные стали (12Х18Н10Т и

др.) хорошо свариваются в среде аргона как плавящимся , так и

неплавящимся электродом . При сварке этих сталей обычно не требуется

каких-либо дополнительных мероприятий , но аустенитно- мартенситные

стали очень чувствительны к влиянию водорода , который их сильно

охрупчивает и даёт замедленное разрушение в виде холодных трещин .

Сварка алюминия и его сплавов .

Сварка алюминия и его сплавов затруднена наличием оксидных плёнок

Al(2)O(3) с температурой плавления около 2300 С . Оксиды алюминия

способствуют образованию пор в металле шва и снижают стабильность

горения дугового разряда при сварке вольфрамовым электродом на

переменном токе .

Оксид алюминия (III) может гидратироваться , и при попадании в

сварочную ванну , он будет обогащать её водородом , что приведёт к

пористости в сварном соединении , поэтому перед сваркой кромки изделия

травят в щелочных растворах , механически зачищают металл и обезжиривают

его поверхность . Электродная проволока так же подвергается травлению и

механической зачистке . Для снижения пористости рекомендуется

дополнительная сушка аргона .

Добавление к аргону хлора . фтора или летучих фторидов снижает

пористость , но повышает токсичность процесса .

Сварка магниевых сплавов .

Сварка магниевых сплавов ( МА2, МА8 , МА2-1 ) в основном похожа на

сварку алюминиевых сплавов , но оксид магния (II) , составляющий

основную часть поверхностного слоя , менее прочно связан с металлом и не

обладает такими защитными свойствами , как оксид алюминия (III) .

Основные дефекты при сварке алюминиевых и магниевых сплавов - пористость

и наличие оксидных включений в металле шва , так как оксиды Al(2)O(3) и

MgO обладают большей плотностью , чем жидкий металл и не растворяются в

нём .

Сварка титана и его сплавов .

При сварке титана и его сплавов ( ВТ1 , ВТ5 , ОТ4 ) возникает

сложность с исключительной химической активностью титана . Титан

реагирует с кислородом , азотом , углеродом , водородом , и наличие этих

соединений приводит к резкой потере пластичности металла сварного

соединения .

Особенно титан чувствителен к водороду , с которым он образует

гидриды , разлагающиеся при высокой температуре , а при кристаллизации

образуются игольчатые кристаллы , которые нарушают связь между

металлическими зёрнами титана ( замедленное разрушение ) .

Сварка меди и её сплавов .

При сварке меди и её сплавов получение качественного шва - без

пор , с требуемыми физическими свойствами - весьма затруднительно . Это

связано с наличием в исходном металле закиси меди и высокой склонности

меди к поглощению водорода . Возможна сварка меди и её сплавов в

защитных газах - аргоне и гелии , а так же в азоте , который по

отношению к этому металлу является инертным газом .

Сварку ведут неплавящимся электродом на постоянном токе прямой

полярности с подачей присадочной проволоки .

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ В РАБОТЕ ЛИТЕРАТУРЫ.

1. А. В. Бакиев “Технология аппаратостроения” , Уфа 1995 год .

2. “Сварка в машиностроении” т. 1 под редакцией Н. А. Ольшанского .

3. “ Теория сварочных процессов” под редакцией В. В. Фролова .

Страницы: 1, 2