Дальнейшее повышение сопротивления окислению и коррозии в ряде химических активных сред наблюдается в стали с более высоким содержанием хрома (25—28 %). Эти стали чисто феррит-ные даже при наличии в них ~0,1 % С. Такое фазовое состояние стали определяет ряд свойств. Прежде всего необходимо иметь в виду низкую вязкость этих сталей. Температура их перехода в хрупкое состояние лежит выше нормальной температуры, поэтому при 20 °С их ударная вязкость очень невелика и может достигать 0,1 МДж/м2.

Высокохромистые стали рассматриваемой группы обнаруживают повышенную склонность к 475-градусной хрупкости и меж-кристаллитной коррозии после нагрева до температуры 900 °С. Склонность к коррозии по границам зерен связана с образованием по этим границам при нагреве карбидов и в связи с этим обеднением хромом пограничных участков зерен. Пониженное содержание хрома на границах зерен приводит к их повышенному поражению коррозией. Определенное значение может также иметь наличие по границам зерен материалов с отличающимися электрохимическими свойствами — карбидов и феррита. Склонность к меж-кристаллитной коррозии устраняется при введении в сталь титана в количестве в 5 раз большем, чем содержание углерода для связывания углерода и предотвращения образования карбидов хрома на границах зерен.

Сварка высокохромистых сталей всех трех рассматриваемых групп связана с рядом трудностей, определяемых их свойствами, фазовым и структурным состояниями, особенностями процессов, протекающих при нагреве и охлаждении.

Наиболее интенсивное снижение сопротивления хрупкому разрушению в сварных соединениях ферритных хромистых сталей отмечается в участках ЗТВ сварных соединений там, где максимальные температуры нагрева достигают 400—500, 550—850 и 1000—fn„ [26, 54]. Как правило, отмеченное связано с выделением избыточных фаз в матрице, понижающих ударную вязкость, или процессзми образования сегрегации примесей по границам зерен. По данным работ [26, 54], в первом температурном интервале отмечается дисперсионное твердение, во втором — сигматиза-ция, в третьем — выделение дисперсных интерметаллидов. Механизм охрупчивания околошовной зоны сварных соединений ферритных сталей, предложенный в работе [54], предусматривает на стадии нагрева термического цикла сварки полную или частичную диссоциацию карбидов хрома, в стабилизированных сталях — карбонитридов титана и ниобия, а также переход элементов внедрения (углерод, азот) в твердый раствор. На стадии охлаждения термического цикла сварки происходит процесс выделения мелкодисперсных упрочняющих фаз по границам зерен в результате диффузии к границам зерен элементов внедрения, в первую очередь углерода как горофильного элемента. Как следствие снижается вязкость металла.

В этой связи повышения сопротивления сварных соединений хромистых ферритных сталей можно достигнуть, с одной стороны, посредством минимизации углерода, азота и кислорода в составе сталей, а с другой — подавлением рекристаллизационных процессов и уменьшением сегрегации легированием или модифицированием нитридами. Было установлено, что введение нитридов ванадия в хромистую ферритную сталь способствует перераспределению карбонитридных фаз от границ в объем зерна [54].

Высоко хромистые стали, как и другие высоколегированные, имеют теплопроводность значительно ниже, чем углеродистые и низколегированные стали. Это приводит к возникновению в зоне сварки более высокого градиента температур и вследствие этого повышенного уровня временных и остаточных сварочных напряжений.

Стали, содержащие ~12—14 % Сг, являются мартенситными. Мартенситное превращение в них имеет две особенности, отрицательно влияющие на образование холодных трещин при сварке. При охлаждении сталей с температур нагрева аустенитного состояния (полностью или частично) мартенситный распад происходит в широком интервале скоростей охлаждения, что обусловливает обязательное образование в ЗТВ полностью мартенситной структуры иногда даже с некоторым количеством аустенита (повышенное содержание углерода, легирование никелем) или феррита (низкое содержание углерода, легирование ферритообразующими элементами).

Другая особенность мартенситного превращения, обусловливающая повышенную склонность к образованию холодных трещин в ЗТВ, состоит в том, что мартенситный распад происходит при пониженной температуре (~150°С), исключающей протекание процессов самоотпуска. Образующийся в этих условиях мартенсит имеет повышенные уровень микронапряжений и плотность дислокаций, оказывающихся заблокированными, поэтому обладает повышенной хрупкостью.

Еще одна особенность сталей мартенситного класса осложняет технологические условия сварки. В связи с тем, что мартенсит-ные, и в том числе жаропрочные высокохромистые стали, являются термически улучшаемыми и используются после закалки и высокого отпуска, участки ЗТВ, нагревавшиеся при сварке до температуры, близкой к Асг, разупрочняются. Такое разупрочнение не может быть ликвидировано в процессе отпуска после сварки и требует сложной термообработки — нормализации с отпуском. Однако не во всех случаях такое разупрочнение оказывается недопустимым. Так же как и при сварке термически улучшенных углеродистых и низколегированных сталей, при определенных размерах разупрочненной зоны она может не сказаться на агрегатной прочности в связи с эффектом контактного упрочнения.

На степени разупрочнения при сварке участков ЗТВ термически улучшенных мартенситных сталей сказывается температура