12.02.2018

Стандартные мартенситные нержавеющие стали и присадочные материалы


Перечень стандартных катаных и литых мартенситных нержавеющих сталей приведен в табл. 4.1. Мартенситные нержавеющие стали могут быть подразделены на три группы в зависимости от их склонности к образованию водородных или холодных трещин. Эти группы подразделяются по содержанию углерода, так как это в первую очередь определяет твердость мартенсита в состоянии после сварки и в свою очередь непосредственно влияет на склонность к образованию холодных трещин. Наименее склонны к таким трещинам при сварке стали с содержанием углерода примерно 0,06 % или ниже, что обеспечивает максимальную твердость 35 HRC (по Роквеллу, шкала С). Для этой группы сталей технология сварки аналогична таковой для высокопрочных низколегированных сталей. Вторая группа состоит из марок сталей с содержанием углерода от 0,06 До 0,30 %. В состоянии после сварки стали этой группы имеют твердость от 30 до 55 HRC с большей вероятностью образования трещин и более высоким необходимым предварительным подогревом до температуры 315 °C (600 °F). Третья группа состоит из сталей с содержанием углерода более 0,30 % и твердостью после сварки от 55 до 65 HRC. Для сталей этой группы требуются весьма специфичные технологии сварки для предотвращения образования трещин.
Многие мартенситные стали содержат хром от 11,5 до 18 %. Большинство конструкционных сталей содержат углерод от 0,1 до 0,25 %. Некоторые стали содержат небольшие добавки молибдена, ванадия и вольфрама для обеспечения высокотемпературной прочности вследствие формирования устойчивых карбидов. Введение в сталь никеля повышает ее ударную вязкость. Стали марок 440 с высоким содержанием углерода используются там, где требуются высокая твердость, износостойкость и коррозионная стойкость.

Для обеспечения равнопрочности металла шва основному при сварке мартенситных нержавеющих сталей желательно применять электроды с химическим составом, сходным или примерно сходным с основным металлом. Такие сварные швы требуют послесварочной термической обработки, идентичной основному металлу. Однако не для всех марок основного металла имеются сварочные материалы с химическим составом, сходным химическому составу сварочных материалов по нормативной документации американского сварочного общества (AWS). В табл. 4.2 приведены сварочные материалы для сварки мартене итных нержавеющих сталей по классификации AWS и соответствующие марки основного металла. Существует также большое количество не стандартизованных присадочных материалов преимущественно в виде трубчатых проволок для сварки под флюсом, обеспечивающих получение металла шва со средним содержанием углерода и применяемых в основном для наплавки валков на металлургических предприятиях. В некоторых случаях желателен выбор аустенитных присадочных материалов для сварки мартенситных сталей, особенно при возникновении возможности образования холодных трещин, поскольку аустенит лучше растворяет водород и способствует отсутствию трещин. Другой пример желательного использования аустенитных электродов — когда основной металл находится в отожженном состоянии, а сварное соединение эксплуатируется непосредственно после сварки.

Разбавление аустенитного нержавеющего присадочного металла основным мартенситным часто обеспечивает образование двухфазной аустенитно-ферритной микроструктуры, которая имеет низкую твердость по сравнению с основным металлом. Определенная осторожность должна соблюдаться при послесварочной термической обработке, если металлы швов содержат феррит, так как возможно охрупчивание за счет образования сигма-фазы.

Присадочные материалы на основе никеля также металлургически совместимы с мартенситными сталями, и в результате получаются аустенитные сварные швы при низком уровне разбавления основного металла. Вообще разнородные присадочные материалы не используются на практике, исходя из соображений прочности и стоимости. Однако они могут быть полезны для создания переходных слоев между мартенситными и аустенитными нержавеющими сталями, например, в случаях необходимости иметь плавный переход в значениях коэффициента термического расширения или если требуется обеспечить прочность шва выше прочности самого низкопрочного компонента.





Яндекс.Метрика