0.1 1 10 102 103 0,1 1 102 103 1 10 10г гс а)6)В)

Рис. Ю.9. Лнизотермические диаграммы превращения аустенита в сталях при

а — 10Х12НД: б — 06Х12Н2Д; в — 06.ХНН5ДМ [59]

сварных соединений при нагреве образцов сталей 10Х12НД, 06X12Н2Д и 06Х14Н5ДМ до *max = 1350 -f- 1400 °С с последующим охлаждением со скоростью от 5 до 100 X/с (рис. 10.9) [59]. В зависимости от соотношения содержания углерода и легирующих элементов в составе высокохромистой стали при 1350—1400 °С структура металла является либо двухфазной аустенитно-феррит-ной с незначительным содержанием б-феррита (стали 10Х12НД и 05Х14Н6ДМ), либо однофазной аустенитной (сталь 06Х12Н2Д). С увеличением содержания никеля в составе стали температура начала распада аустенита снижается.

Как видно, в околошовиом участке ЗТВ сварных соединений высокохромистых сталей формируется либо полностью мартенсит-ная структура (сталь 06Х12Н2Д), либо смешанная мартенситно-ферритная (сталь 10Х12НД), либо аустенитно-ферритно-мартен-ситная (сталь 06Х14Н5ДМ). Образовавшийся низкоуглеродистый мартенсит имеет реечную субструктуру, в процессе охлаждения претерпевает самоотпуск, что обеспечивает повышенные показатели прочности и вязкости металла. Наличие в структуре остаточного аустенита способствует дополнительному повышению вязкости и пластичности металла, обеспечивает повышенное сопротивление сварных соединений образованию холодных трещин.

Полагают [59], что для обеспечения повышенной стойкости сварных соединений к образованию холодных трещин необходимо, чтобы в металле шва образовалась однородная структура низкоуглеродистого реечного мартенсита при минимальном содержании б-феррита и остаточного аустенита. Причем температурный интервал мартенситного превращения металла шва (Л1н — Мн) должен быть выше, чем у металла околошовного участка ЗТВ. Если это различие равно или более 100 °С, то мартенситное превращение начинается в наплавленном металле, сопровождаясь увеличением объема, возникновением сжимающих напряжений в шве и растягивающих напряжений в ЗТВ, которые будут активизировать начало мартенситного превращения в ЗТВ, сдвигая его в область повышенных температур. В связи с тем, что процесс у - а-278

превращения заканчивается в ЗТВ, в ней не возникают дополнительные растягивающие напряжения, обусловленные превращением в шве и, как следствие, создаются благоприятные условия для релаксации напряжений в закаленной структуре металла.

Для реализации указанных требований ограничивают содержание углерода и азота в сварочной проволоке (С 3 0,015 %), дополнительно легируют 1,2—2,5 % № для предотвращения образования б-феррита в количестве более 10 %, обеспечивая соотношение (Сг + 1,5 51)/[N1 + 0,5 Мп + 30 (С + И)] = 3,5ч-6,0. При ручной дуговой сварке этим условиям удовлетворяют электроды ЦЛ-51, а при автоматической дуговой под флюсом — проволока Св-01Х12Н2 [591.

Двухфазные аустенигно-ферритные стали обладают высокой технологической прочностью. При содержании феррита свыше 20 % металл шва характеризуется повышенной сопротивляемостью образованию горячих трещин. Поскольку температура начала мартенситного превращения ниже 20 "С, в структуре металла шва и ЗТВ нет опасности образования закалочных структур. Кроме того, уровень остаточных напряжений оказывается ниже, чем у аустенитных хромоникелевых сталей, так как коэффициент теплопроводности аустенитно-ферритных сталей выше, а коэффициент термического расширения ниже, чем у аустенитных сталей. Поэтому сварные соединения аустенитно-ферритных сталей имеют высокую сопротивляемость образованию холодных трещин.

I К числу основных проблем, возникающих при сварке аусте-[нитно-ферритных сталей, относятся пониженные пластичность, [ударная вязкость и склонность к коррозии сварных соединений. (Снижению пластичности и ударной вязкости способствуют такие (факторы, как низкое содержание вторичного аустенита в конечной структуре, образование скоплений карбидов типа Ме23С», (карбидов или карбонитридов титана в сталях, легированных Ть Т1ля повышения ударной вязкости сварных соединений общепринятая технология сварки ориентируется на пониженную погонную энергию (0,5—2,5 МДж/м) с целью предотвращения роста ферритных зерен. В работе [23] показана эффективность технологии сварки, основанной на обеспечении условий, благоприятных для 6 у'-превращения в ЗТВ вследствие снижения скорости охлаждения в интервале 950—900 °С до 1 "С/с посредством местного сопутствующего подогрева. Эта технология реализована при однопроходной сварке стали 08Х22Н6Т толщиной 16 мм. Местный подогрев осуществляли плазменной дугой до 900—950 °С на поверхности металла. Применение такой обработки позволило увеличить угол загиба при испытании сварных соединений с 45 до 160 °С.

Технология электрошлаковой сварки двухфазных сталей, разработанная Л. А. Ефименко и М. А. Харитоновой, базируется на принципе интенсификации б у'-превращения посредством