Какие технологические приемы Вы назначите при АрДс изделия из стали 15Х1М1Ф толщиной 10 мм ?

Сталь 15Х1М1Ф относится к теплоустойчивым сталям, обладает достаточно хорошей свариваемостью, имеют ферритно-перлитную структуру с упрочняющей фазой. Мало склонны к образованию горячих трещин, но проявляют склонность к образованию холодных трещин. Вероятность образования холодных трещин выражается содержанием углерода, свариваемой толщиной. С целью снижения вероятности образования холодных трещин и обеспечения эксплуатационных свойств соединения из данной стали выполнять на постоянном токе обратной полярности фтористо-кальциевыми электродами с подогревом 150-200ºС и последующей термообработкой для снижения величины остаточных сварочных напряжений. Это достигается либо нормализацией с высоким отпуском, либо только высоким отпуском 730-760ºС.

Какие технологические приемы Вы назначите с целью снижения пористости при сварке сплава ВТ20.

ВТ20 относится к группе титановых сплавов с высокой химической активностью. Образование пор при сварке титановых сплавов связывают с водородом и наличием в сварочной ванне готовых устойчивых зародышей газовой фазы, образующихся на базе дефектов обработки поверхности свариваемых кромок и присадочной проволоки. Наиболее вероятным источником газов является адсорбированная влага на поверхности свариваемых кромок и проволоки. Основным условием зарождения газовых пузырей является образование закрытых полостей в результате развития физического контакта в которых водород выделяется в молекулярной форме, минуя стадию растворения. Растворенный в металле водород диффундирует в газовые пузыри в процессе их всплытия и способствует росту пузырей.

С целью снижения пористости при сварке сплава ВТ20 можно рекомендовать следующее:

1) снижать содержание газов, прежде всего водорода, в зоне сварки, что достигается тщательной подготовкой поверхностей свариваемых кромок и присадочной проволоки. Для подготовки кромок рекомендуются механические способы (абразив, металлические щетки, шлифшкурка), с полировкой торцовых поверхностей, для подготовки присадочной проволоки - травление с последующим вакуумным отжигом. Перед сваркой рекомендуется протирка кромок спиртом и нанесение на кромки реагента-стимулятора - спиртовой смеси CaF₂;

2) использовать при сварке газы и флюсы чистые по примесям – аргон высшего сорта, флюсы бескислородные типа АНТ;

3) назначать режимы сварки, увеличивающие длительность существования сварочной ванны с целью более полной дегазации;

4) применять сварку на постоянном токе обратной полярности с электромагнитным перемешиванием, что снижает растворимость водорода в сварочной ванне.

Какая из сталей 08Х23С2Ю или 20Х23Н18 обладает более высоким уровнем жаростойкости и почему?

Высокая окалиностойкость достигается легированием сталей алюминием и вольфрамом. Эти легирующие элементы и кремний способствуют созданию прочных и плотных оксидов на поверхности детали, предохраняющих металл от непосредственного контакта с газовой средой.

Сталь 20Х23Н18 относится к высоколегированным хромоникелевым аустенитным сплавам, обладает стойкостью к химическому разрушению поверхности в газовых средах при температурах до 1100°С.

Сталь 08Х23С2Ю относится к ферритным хромистым сталям, такие стали по сопротивляемости коррозии не уступают хромоникелевым аустенитным сталям и значительно превосходят их по стойкости к коррозионному растрескиванию. Сталь имеет высокое содержание хрома и дополнительно легирована алюминием и кремнием, что дает возможность использовать ее для изготовления оборудования, работающего в условиях окисления при температурах до 1200°С.

Таким образом, сталь 08Х23С2Ю более жаростойкая.

Образование каких дефектов сварных соединений и в каких материалах объясняют с позиций закалочной гипотезы. В чем суть гипотезы?

Образование холодных трещин в шве и околошовной зоне обусловлено недостаточной деформационной способностью границ зерен и самих зерен при действии термических и структурных напряжений.

Они могут распространяться замедленно после окончания сварки, могут распространяться медленно в процессе сварки, а могут распространяться со скоростью звука в сплаве, вызывая разрыв всего сварного соединения.

Имеются две гипотезы о природе холодных трещин:

а) закалочная гипотеза

б) водородная гипотез

Обе гипотезы не противоречат, а дополняют друг друга.

а) Образование закалочной структуры ведет к повышению прочности сплава и к снижению его пластичности, кроме того, сопровождается изменением объема вновь образующейся фазы, что приводит к возникновению высоких внутренних напряжений и к снижению способности сплава воспринимать пластическую деформацию.

б) Н₂ – водородная. В процессе образования закалочной структуры атомарный водород выделяется из твердого раствора в микропустоты, соединяется в молекулы: Н + Н → Н₂, что ведет к повышению давления в микропусотах и к созданию в окружающих объемах сплава дополнительно высоких растягивающих напряжений.

Кроме того, водород адсорбируется в вершинах микротрещин и вызывает хрупкость сплава в самом напряженном месте (вершина микротрещин является концентратором напряжений).

Кроме образования закалочных структур и действия водорода существуют следующие факторы, способствующие возникновению холодных трещин:

- высокая температура нагрева при сварке и рост зерна

- высокие скорости охлаждения в интервале фазового превращения

- увеличение жесткости и толщины свариваемых изделий