Сварные соединения, не подвергающиеся термообработке после сварки

Большие скорости кристаллизации и остывания металла шва позволяют при соответствующем легировании и подборе режима сварки обеспечить его равнопрочность с основным металлом для среднелегированных сталей с временным сопротивлением до 100 кгс/мм2. При этом пластичность и вязкость металла шва остаются достаточно высокими. Столь высокие свойства

достигаются при условии улучшения не только первичной, но и вторичной структуры металла шва и предупреждения перегрева и разупрочнения в процессе сварки металла околошовной зоны.

Вторичную структуру металла шва можно измельчить в процессе сварки и получить при этом оптимальные механические свойства при условии применения таких термических циклов сварки, при которых распад переохлажденного аустенита произойдет преимущественно в нижней части температурного интервала ферритно-перлитного превращения. В этой области образуется мелкозернистая ферритная матрица, в которую вкраплены весьма мелкодисперсные продукты перлитно-бейнитного превращения (рис. 10-17, а). При этом важно предупредить образование крупных участков избыточного феррита (рис. 10-17, б), снижающих прочность и особенно ударную вязкость металла шва при низких температурах.

Для достижения этого необходимо увеличить в определенных пределах скорость охлаждения шва и повысить содержание в нем углерода и стабилизирующих аустенит легирующих элементов. Эти пределы определяются тем, чтобы не допустить смещения превращения аустенита в шве в мартенситную область. Швы с большим количеством мартенсита (рис. 10-17, в) в сварных конструкциях недопустимы из-за низких пластичности и вязкости. Кроме того, весьма трудно предупредить образование холодных трещин в таких швах.

  кгс-м/см2 при +20° С и 8 кгс-м/см2 при —40° С.

Для повышения производительности при многослойной сварке соединений, не подвергающихся последующей термообработке, следует рекомендовать многодуговую сварку раздвинутыми дугами. При этом наряду с повышением производительности и сохранением всех преимуществ многослойной сварки в отношении качества металла шва достигается высокая стойкость сварных соединений против отколов.

При сварке особо ответственных конструкций, не подвергающихся последующей термообработке, в тех случаях, когда равно-прочность не является обязательным условием, используют сварочную проволоку с высоким содержанием легирующих элементов, обеспечивающих получение металла шва с аустенитной структурой и с временным сопротивлением до 55 кгс/мм2. Обладая гране-центрированной решеткой, металл шва с аустенитной структурой отличается высокой пластичностью и вязкостью даже при грубой литой структуре. Он не теряет этих свойств ни при низких температурах, ни при ударном приложении нагрузки. Сварные соединения с аустенитными швами применяют в самых ответственных и тяжелонагруженных конструкциях. Весьма ценным их свойством является высокая стойкость против образования трещин в околошовной зоне.

Для сварки среднелегированных сталей используют сварочную проволоку аустенитного класса Св-07Х25Н13 или Св-08Х20Н9Г7Т (§ 7-1). Повышают долю электродного металла в металле шва путем применения постоянного тока прямой полярности, трехфазной сварки и других приемов. При этих условиях можно со сравнительно высокой производительностью сваривать соединения аустенитным швом, не опасаясь разбавления аустенитного металла шва основным металлом и снижения его стойкости против образования кристаллизационных трещин, что имеет место при применении проволоки с более высоким содержанием легирующих элементов.

К недостаткам сварки среднелегированных сталей аустенитной сварочной проволокой кроме пониженной прочности металла шва следует отнести высокую стоимость ^проволоки и возможность возникновения отрывов по зоне сплавления.

Сварные соединения, подвергающиеся после сварки только высокому отпуску. В случаях, если нельзя применить закалку. конструкции или соединения после сварки, например, из-за опасности деформаций, но необходимо несколько повысить механические свойства металла шва и околошовной зоны и снять сварочные напряжения, прибегают к высокому или низкому отпуску сварных конструкций. Высокий отпуск (нагрев до температур 600—650° С) более эффективен, чем низкий, так как обеспечивает полное снятие сварочных напряжений и устраняет закалку металла шва и околошовной зоны. При этом прочность металла несколько понижается, а пластичность и ударная вязкость существенно повышаются.

Отпуск не обеспечивает перекристаллизации металла и, следовательно, не может устранить ни столбчатой структуры, ни явлений перегрева в околошовной зоне. Поэтому необходимо применять те же технологические меры по измельчению первичной и вторичной структур металла шва и околошовной зоны, что и в случае сварки среднелегированных сталей без последующей термообработки.

Улучшение пластичности и вязкости металла шва в результате отпуска допускает его значительно большее легирование по сравнению со швами, не подвергающимися термообработке. В связи с этим в соединениях, подвергающихся отпуску, превращение переохлажденного аустенита в металле шва может происходить в области бейнитного и мартенситного превращения с образованием игольчатой структуры (см. рис. 10-17). При отпуске такой металл приобретает высокую пластичность и вязкость в сочетании с достаточно высокой прочностью. Если же подвергнуть отпуску соединения, не повышая легирования металла шва, то прочностные и вязкие свойства его могут заметно понизиться.