Технология сварки высолегированных ферритных и аустенитных сталей.

Высоколегированные стали делятся на коррозионно-стойкие, жаропрочные, жаростойкие, износостойкие, стали специального назначения. Основными легирующими элементами являются Cr и Ni. Ввиду большого содержания этих двух элементов высоколегированные стали плохо свариваются.

Cr обеспечивает коррозионную стойкость стали. Влияние Cr на структуру сказывается в увеличении содержания ферритной составляющей в шве. Cr – ферритизатор. Ni также увеличивает коррозионную стойкость стали, способствует повышению жаропрочности и пластичности. Ni называют аустенизатором. Увеличение содержания Ni ведёт к снижению температуры распада аустенита. При содержании Ni=20% температура распада аустенита ниже 20 ºС и сталь в обычных условиях сохраняет чисто аустенитную структуру.

Основной трудностью при сварке сталей является снижение ударной вязкости шва и ЗТВ вследствие перегрева стали и интенсивного роста зерна. В этих случаях сталь плохо переносит циклические, знакопеременные и ударные нагрузки.

Основными методами борьбы с горячими трещинами в аустенитных высоколегированных сталях являются: 1) создание в шве и ЗТВ двухфазной аустенитно-ферритной структуры, которая способствует существенному измельчению зерна – для этого в сварочную проволоку обязательно вводится Ni; 2) легирование шва карбидообразующими элементами – Ti и Nb, при этом карбиды скапливаются по границам зёрен, а также, не выпадают карбиды хрома.

При сварке аустенитных сталей основными проблемами являются: 1) повышенная склонность к кристаллизационным трещинам ввиду однофазной (крупнозернистой) структуры; 2) пониженная теплопроводность и увеличенная осадка, создающие более высокие остаточные напряжения, чем в углеродистых сталях; 3) многокомпонентное легирование, увеличивающее вероятность попадания в шов элементов типа S, P, Zn, Sn, Pb.

Основные методы борьбы: 1) создание в шве многофазной структуры (А+Ф, А+М+Ф), что достигается введением большего количества ферритизаторов, нежели в стали; 2) регулирование процесса кристаллизации электромагнитным перемешиванием жидкого металла сварочной ванны, поперечными колебаниями сварочной горелки при полуавтоматической сварке, выбором рациональной формы шва; 3) влияние ультразвуком на процесс кристаллизации; 4) ограничение проникновения в сварной шов H, O, S, P (сварка в вакууме, сварка на токе обратной полярности при минимальной длине дуги, минимальное перемешивание основного и присадочного металлов); 5) уменьшение уровня растягивающих напряжений – ТО в виде отпуска или отдыха.

При медленном охлаждении, по границам зёрен аустенита выпадают карбиды, что вызывает образование вторичного феррита. Наличие карбидов и феррита заметно упрочняет сталь. При быстром охлаждении распада аустенита нет, но он остаётся в пересыщенном неустойчивом состоянии. Для предотвращения выпадения карбидов в металл вводят Ti или Nb. Аустенитные стали сильно склонны к наклёпу. Наклёп может вызвать γ→α превращение, а в ряде случаев и мартенситное превращение, что приводит к повышению прочности и снижению пластичности.