Возможная потеря коррозионной стойкости металла;

Усиление процессов охрупчивания металла сварного соединения во время эксплуатации;

Возникновение пор в наплавленном металле.

Кристаллизационные трещины в наплавленном металле и в около шовной зоне.Повышенная склонность металла шва с аустенитной структурой к возникновению кристаллизационных трещин при сварке объясняется:

Теплофизическими особенностями аустенитного металла;

Транскристаллитным строением металла шва;

Наличием легкоплавкой эвтектической составляющей, располагающейся на границах столбчатых кристаллов.

Теплофизические свойства аустенитных сталей (табл. 46) способствуют появлению в них кристаллизационных трещин.

Возможная потеря коррозионной стойкости металла; - student2.ru

Например, пониженная теплопроводность и повышенный коэффициент теплового расширения хромоникелевых сталей повышают напряжения, действующие в металле шва при его кристаллизации, и способствуют крайне неравномерному их распределению.

Транскристаллическая структура - структура, состоящая практически из одних столбчатых кристаллов. Транскристаллитное грубое дендритное строение первичной структуры связано с отсутствием структурных превращений в затвердевшем металле. Поэтому независимо от числа слоев в аустенитном шве кристаллы каждого последующего слоя становятся продолжением кристаллов предыдущего.

Легкоплавкая эвтектическая составляющая, располагающаяся на границах кристаллов, получила название межкристаллитных прослоек эвтектического характера. Эти прослойки по своему составу и структуре резко отличаются от самих кристаллов аустенита. Температура их затвердевания, как правило, ниже температуры затвердевания металла. Например, сульфидные эвтектики типа Ni3S2+Ni имеют температуру плавления 645 °С. Эвтектики, образуемые ниобием в системе Ni—Nb, имеют температуру плавления около 1270 °С и т. д.

Легкоплавкие эвтектики, образующие в процессе кристаллизации межкристаллитные прослойки, чрезвычайно облегчают появление кристаллизационных трещин в шве (рис. 200) и ухудшают свариваемость стали.

Возможная потеря коррозионной стойкости металла; - student2.ru

На основании многочисленных исследований установлено, что для придания металлу достаточной стойкости к образованию кристаллизационных трещин нужно иметь в аустенитном шве 2—5% первичного феррита (см. диаграмму). Если феррита больше, опасность появления горячих трещин уменьшается, однако при работе такого металла в области высоких температур может происходить его охрупчивание, связанное с переходом феррита в хрупкую a-фазу, залегающую по границам зерен аустенита.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Чтобы получить двухфазное строение металла, следует правильно выбрать его химический состав. Для этого нужно повысить содержание в шве элементов-ферритизаторов (Сг, Mo, Si, Ti, Nb, Zr, W, V, Al и др.) и уменьшить или ограничить содержание элементов-аустенизаторов (С, Мп, N, Си, Со).

Основным ферритизатором служит хром. По отношению к нему ферритизирующая способность остальных элементов может быть оценена такими коэффициентами: А1—2; Si — 1,5; Mo —- 1,25; W — 1; Nb — 0,5.

Аустенизирующая способность элементов-аустенизаторов по отношению к никелю выразится так: С—30; N — 30; Мп — 0,5.

Установив предварительно химический состав металла шва, можно, пользуясь приведенными коэффициентами, приближенно определить его первичную микроструктуру при помощи структурной диаграммы Шеффлера (рис.202).

Возможная потеря коррозионной стойкости металла; - student2.ru

Если нужно сохранить чисто аустенитную структуру сварного шва, то способами повышения стойкости металла шва к образованию трещин могут быть дополнительное легирование некоторыми элементами и измельчение его первичной структуры. Прежде всего ограничивают содержание в металле Р, S и Si, но повышают до 0,2—0,3% содержание С.

Можно заменить часть никеля марганцем (7—8%).

Наконец, дополнительно легируют шов такими элементами, как Mo, W, Nb, N и др.

Весьма перспективно измельчение первичной структуры однофазных швов. Как показали исследования, хорошие результаты дает воздействие на сварочную ванну ультразвуковых и механических колебаний с частотой 20— 50 кгц, а также введение элементов-модификаторов (например, Sr, Се, Ti, В и др.).

Повысить стойкость аустенитных швов к трещинам можно и технологическими мерами, направленными на изыскание рациональных способов режимов сварки плавлением, снижающих темп нарастания внутренних деформаций, особенно в ТИХ. Большое значение при этом приобретает форма сварочной ванны, определяющая направление роста осей кристаллитов и ориентацию их границ по отношению к оси шва. В узкой, глубокой и удлиненной сварочной ванне (большая скорость сварки) кристаллиты растут наиболее неблагоприятно — навстречу друг другу с образованием зоны слабины в центре шва. Формируемый в этом случае шов обладает низкой технологической прочностью, так как его деформационная способность в ТИХ существенно снижена.

Наши рекомендации