Полученные результаты могут показаться противоречащими положению [55], согласно которому в аустенитном металле исследованных наплавок уже в процессе сварки вследствие сосуществования жидкого металла с твердым должно происходить повышение содержания углерода. Это кажущееся противоречие устраняется, если считать, что формирование химического состава металла зоны сплавления разнородных сталей является процессом многостадийным [63]. Первая стадия относится к периоду, когда весь металл сварочной ванны находится в жидком состоянии и, следовательно, в зоне сплавления имеет место сосуществование жидкого металла с твердым. В этом случае происходит перемещение углерода из твердого металла в жидкий вследствие заметно большей его растворимости в последнем. Начавшаяся кристаллизация сварочной ванны фиксирует образовавшуюся в зоне сплавления его концентрацию, в результате чего здесь создается концентрационная неоднородность углерода.

На второй стадии, которая начинается с момента образования закристаллизовавшегося слоя металла сварочной ванны, располагаемого непосредственно у линии сплавления, и относится к периоду охлаждения сварного соединения до температур, при которых весь углерод находится еще в твердом растворе, образовавшаяся на первой стадии разница его концентрации вызывает обратное перемещение, т. е. из наплавленного металла в основной металл. Благодаря этому образовавшаяся на первой стадии концентрационная неоднородность может быть выравнена.

Третья стадия является специфической для сварных соединений разнородных сталей. Она включает период охлаждения зоны сплавления от температуры, при которой углерод из твердого раствора начинает выделяться и связываться в карбиды (температура предельной растворимости углерода в данном сплаве), до температуры, при которой еще заметно проявляется диффузия этого элемента (350—-400°С). На этой стадии может происходить перемещение углерода в ту составляющую соединения, которая имеет большее количество карбидообразующих элементов либо содержит такие из них, которые имеют большее сродство с углеродом.

Следовательно, окончательный состав металла зоны сплавления будет зависеть от интенсивности протекания процессов на каждой из указанных стадий.

Поскольку в результате проведенных исследований не обнаружено перемещение углерода из неаустенитного металла в аустенит-ный, можно утверждать, что третья стадия формирования химического состава металла зоны сплавления не всегда проявляется в сварных соединениях разнородных сталей. Ее можно обнаружить только в соединениях, выполненных с применением способов или режимов сварки, обеспечивающих весьма медленное охлаждение зоны сплавления в области температур, где углерод может еще заметно диффундировать. Даже в таких соединениях третья стадия формирования состава металла зоны сплавления будет проявляться

лишь в том случае, когда сплавляемые разнородные металлы будут иметь неблагоприятный химический состав.

В сварных соединениях разнородных сталей, выполняемых многослойной сваркой, и особенно в соединениях, подвергаемых термической обработке или эксплуатируемых при высоких температурах, в формировании состава металла зоны сплавления имеется еще одна — четвертая стадия. На этой стадии при неблагоприятном сочетании сплавляемых металлов должно происходить такое же перемещение углерода, как и на третьей.

Из изложенного видно, что в состоянии после сварки металл зоны сплавления разнородных сталей имеет такой химический состав, который вряд ли можно считать причиной образования структурной неоднородности, обусловливающей основную трудность изготовления комбинированных конструкций. Следовательно, можно утверждать, что в состоянии после сварки сварные соединения разнородных сталей являются вполне работоспособными, если они в процессе эксплуатации не будут подвергаться воздействию условий, изменяющих состав и структуру металла зоны сплавления.

3. Ширина слоя

переменного состава

и способы ее регулирования

Согласно диаграммам структурного состояния высоколегированных (хромоникелевых, хромистых) сталей, в переходном слое, образующемся в зоне сплавления разнородных сталей, неизбежно появляется прослойка металла с химическим составом, который в обычных условиях должен приводить к возникновению мартенситной структуры. Между тем металлографически такая структура в рассматриваемом слое не всегда обнаруживается. Так, на рис. 20 отчетливо видно, что в зоне сплавления используемых здесь разнородных сталей нет мартенсита, хотя в ней, как это следует из рис. 16, обнаруживается слой промежуточного состава.

Поскольку при металлографических исследованиях в зоне сплавления разнородных сталей часто не обнаруживается мартен-ситных структур, некоторые исследователи утверждают, что такие структуры здесь отсутствуют. Причиной отсутствия этих структур считают специфические условия кристаллизации металла шва в зоне сплавления. Так, фиксируемое при обычном металлографическом исследовании отсутствие мартенсита в зоне сплавления стабильно-аустенитного металла с неаустенитным предложено объяснять тем, что здесь из-за большой скорости охлаждения не происходит распада аустенита даже в зоне с пониженным содержанием хрома и никеля [63].

Однако в ряде случаев сварные соединения разнородных сталей разрушаются преждевременно по участку металла шва, непосредственно прилегающему к границе сплавления, причем разрушения