перлитной стали может начать уменьшаться вследствие того, что активность углерода в участке сплавления со стороны аустенитного шва может стать выше активности углерода в ставшем аустенитным участке сплавления сваривавшейся стали. Такое протекание процесса делает возможным путем нагрева выше температуры А3 восстанавливать близкое к однородному структурное состояние участка сплавления на сварных соединениях разнородных сталей, у которых при длительных нагревах ниже температуры А1 образуется химическая неоднородность по углероду и соответствующая структурная неоднородность.

Все рассмотренные закономерности образования химической и структурной неоднородностей в зоне сплавления разнородных сталей относятся к условиям стационарного нагрева в ненапряженном состоянии. Однако в реальных условиях работы конструкций они находятся в напряженном состоянии. Эта нагрузка создает напряжение в сварных элементах, как правило, в области упругих деформаций менее прочных частей конструкции. Упругие деформации могут заметно ускорять протекание диффузионных процессов.

Но к ускорению развития структурной неоднородности на границе сплавления могут привести не только длительно действующие напряжения от внешних сил. Различные теплофизические свойства аустенитного металла шва и неаустенитной свариваемой стали, в частности различный коэффициент теплового расширения а, обусловливают возникновение значительных термических напряжений в таком сварном соединении:

Высокохроми- Хромоникеле-Сплавы на

стые стали вые аусте-никелевой нитныеоснове

11,5—12,2 17,0—18,212,8—14,9

Использование аустенитных присадочных материалов на основе железа (хромоникелевые стали) для сварки неаустенитных сталей должно давать сварные соединения с наибольшей разницей коэффициентов линейного расширения свариваемой стали и металла шва и соответственно наибольший уровень тепловых напряжений в сварном соединении. Наименьший уровень остаточных напряжений в сварном соединении разнородных сталей будет иметь место при использовании присадочных материалов на никелевой основе в связи с наименьшей разницей коэффициентов теплового расширения металла шва и свариваемой неаустенитной стали. Следует также иметь в виду, что как было рассмотрено ранее, высокое содержание никеля в металле шва дает наименее протяженную мартенситную зет г у?~гке сплавления и наименьшее диффузионное перемещенаг^А,^ Да через границу сплавления при нагреве.\

Металлы. Низкоуглеродистые и низколегированные стали

а-10е. 13,6—14,4

Возникновение тепловых напряжений в сварном соединении разнородных сталей должно также явиться фактором, оказывающим влияние на образование диффузионной неоднородности в участке сплавления разнородных сталей. При этом циклические нагревы и охлаждения могут способствовать увеличению напряжений, ускорению образования и росту диффузионной неоднородности на границе сплавления. Это нашло подтверждение в работе Н. М. Королева (табл. 11.5).

Растущие при циклических нагревах остаточные напряжения могут привести к появлению трещин после определенного числа циклов. Характерно, что чем выше содержание никеля в металле шва, тем при большем числе циклов в зоне сплавления разнородных сталей появляются трещины.

Рассматривая совместное влияние проплавления и образования промежуточных сплавов в участке сплавления неаустенитной стали с аустенитным металлом шва, а также диффузии углерода через границу сплавления, обусловленной разницей активностей углерода, можно отметить положительное влияние никеля. С одной стороны, никель способствует уменьшению протяженности мартенситной области в участке сплавления, с другой — никель повышает активность углерода в аустенитном шве и тем самым препятствует диффузии в него углерода, ограничивая тем самым образование диффузионной неоднородности на границе сплавления. Однако, как следует из ранее сказанного, не во всех случаях нужно неограниченно повышать содержание никеля в аустенитном шве вплоть до перехода к аустенитным сплавам на никелевой основе. Нет нужды и в использовании высоконикелевых сплавов Для сварки сталей с очень низким содержанием углерода (менее 0,1 %), тем более если они легированы карбидообразующими элементами, особенно элементами, дающими стойкие карбиды и сильно снижающими активность углерода в растворе этих сталей (V, ЫЬ, Т1, Мо, Ш). При малом содержании в свариваемой стали таких карбидообразующих элементов и повышенном содержании углерода нужно использовать высоконикелевые электроды. Целесообразно повышать содержание никеля в металле шва там. где отмечено разруг^чие конструкции по науглероженной, упрочненной зоне вбл^н/д металла шва на участке сплавления или же разрушение превосходит по мартенситному участку зоны сплав-}307

Число циклов

Ширина зоны, мм

после сварки

после отпуска при 700 °С

2000 2500 3000 После изотермического нагрева

0,06 0,10 0,14 0,20

0,16 0,18 0,20 0,25 0.1

Зависимость ширины обезуглероженной зоны сварного

соединения сталей 15Х5М и Х23Н18 от числа циклических нагревов в интервале 550—150°С