в малолегированную сталь карбидообразующих элементов Сг, Мо, V, П, 1МЬ в количествах, необходимых для достаточно полного связывания углерода в стойкие карбиды. Так, достаточно ввести в низколегированную сталь 5% Сг, чтобы подавить диффузию углерода в легированный аустенитный шов при температурах до 500—520° С (стали Х5М, Х5МФ и др.).

Другое эффективное средство подавления диффузионных процессов в зоне сплавления — применение электродных материалов с повышенной степенью аустенитности. В этом случае никель как графи-тизатор снижает стойкость карбидов и выравнивает разность сил

20 40 60 6020 40 60

N1 В наплавленном металле, %

Рис. 239. Влияние содержания никеля в нлмавленном металле на ширину обезуглероженной и науглерожешюй прослоек для образцов, прошедших термическую обработку.

связи углерода в карбиды. На рис. 239 показано влияние содержания никеля в аустенитной наплавке на среднеуглеродистой стали на ширину обезуглероженной и науглероженной прослоек в зоне сплавления. При этом наплавленные образцы выдерживались по 1000 ч при температурах 450 (/), 550 (2), 650 (3), 750° С (4). Во всех случаях с повышением содержания никеля независимо от температуры испытания величина прослоек уменьшалась. Применение в качестве электродных материалов сплавов на никелевой основе (—80% N1) позволяет избежать появления диффузионных прослоек в сварных образцах, длительно пребывающих при температуре 500—550° С.

Остаточные напряжения Помимо прослоек различного характера, снижающих работоспособность сварного соединения, сварку разнородных сталей затрудняют нередко значительные по величине остаточные напряжения. Последние вызваны разностью коэффициентов линейного расширения свариваемых материалов. Если

величина такого коэффициента для большинства перлитных сталей при температуре 20—600° С составляет 13,5 • 10_в— 14,5 • 10~в,то для аустенитных сталей — соответственно 16 ■ 10~6 — 18,5 ■ 10~е, а для нержавеющих хромистых сталей 11 10~в — 12 • 10~в. Термическая обработка таких сварных соединений после сварки увеличивает напряжения в них.

Эпюры остаточных напряжений ов пластине из перлитной стали 25ХЗМВФ с наплавленным на кромку валиком из аустенитной стали Х25Н20 показаны на рис. 240. В исходном после сварки состоянии -распределение остаточных напряжений мало чем отличается от соответствующего распределения в однородном сварном соединении: в наплавке и примыкающей к ней зоне действуют напряжения растяжения, в более удаленных от наплавки участках — уравновешивающие их напряжения сжатия. Иное распределение напряжений (---) наблюдается в том же

0 20 40 б, кГ/мм2

Рис. 240. Эпюры остаточных напряжений в пластине с наплавленным иа кромку валиком

сварном соединении после его отпуска (700°С, 2 ч). При нагреве соединения из разнородных сталей за счет процесса релаксации снимаются сварочные напряжения. Но при последующем охлаждении по мере восстановления упругих свойств металла пластины и наплавки неизбежно возникают новые остаточные напряжения, вызванные различным тепловым расширением этих металлов и отсутствием свободной деформации. Величина напряжений будет увеличиваться по мере охлаждения металла и достигнет максимального значения при комнатной температуре.

Отмеченные процессы могут значительно сказываться на снижении прочности и пластичности сварных соединений. Наиболее опасно при этом возникновение знакопеременных пластических деформаций и исчерпание по этой причине запаса пластичности. Наличие переходных прослоек еще более усиливает вредное действие остаточных напряжений.

Чтобы уменьшить влияние остаточных напряжений, для конструкций из разнородных сталей, работающих в условиях повышенных температур (более 500—550 ° С), целесообразно использовать аустенитные стали высокой прочности, отличающиеся умеренной величиной коэффициентов линейного расширения. В этом отношении перспективно также применение сплавов не на железной, а на никелевой основе, со значениями коэффициента линейного расширения, более близкими соответствующим значениям для перлитной стали.

Особо следует отметить значение термической обработки для сварных соединений из разнородных сталей. Ее рекомендуется применять только в тех случаях, когда необходимо произвести