Материал: Сварка и свариваемые материалы. Свариваемость материалов
ИССЛЕДУЕМЫХ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТЫХ МАРТЕНСИТО-
ЗАКАЛКИ И НИЗКОГО ОТПУСКА |
|
|
|
|||||
состав, % |
|
|
|
|
|
Механические свойства |
|
|
Мо |
S |
Р |
or |
в |
, МПа |
|
6fi, % |
К С U °С* |
|
|
|
||||||
не более |
|
|
мй& |
О |
Дж/сма |
|||
|
|
|
|
|
||||
0,4—0,6 |
0,010 |
0,02 |
2000±10° |
1700±5° |
6—7 |
50 |
||
0,3—0,4 |
0,025 |
0,025 |
2000*100 |
1500 |
8 |
70 |
||
0,4—0,5 |
0,011 |
0,015 |
1700±10° |
1360 |
7 |
70 |
||
— |
0,015 |
0,025 |
1700 |
1450 |
10 |
70 |
||
__ |
0,030 |
0,03 |
1600 |
1400 |
6 |
50 |
||
— |
0,030 |
0,03 |
1400 |
1300 |
6 |
50 |
||
|
0,030 |
0,03 |
1050 |
820 |
13 |
100 |
||
неоднородности в имитированных образцах и у линии сплав ления сварных соединений примерно такая же, как и в металле шва аналогичного химического состава.
Микрорентгеноспектральный анализ образцов, нагретых по термическому циклу участка ВХМН, показывает (табл. 11.3), что сегрегация легирующих элементов на первичной границе сохраняется даже после длительных выдержек при 1200 аС. Высокотемпературная химическая микронеоднородность, разви вающаяся в участке подплавления околошовной зоны под воз действием сварочного термодеформационного цикла и сохра няющаяся после термической обработки, изменяет кинетику
ТАБЛИЦА п.2
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ХИМИЧЕСКАЯ МИКРОНЕОДНОРОДНОСТЬ В ОБРАЗЦАХ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТЫХ МАРТЕНСИТО-
БЕЙНИТНЫХ СТАЛЕЙ
|
|
Si |
|
|
Сг |
|
|
Мп |
|
Марка стали |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<т |
сз |
V C3 |
<т |
сз |
ег/ез |
<т |
сз |
сг/сз |
42Х2ГСНМА |
0,56 |
0,42 |
1,33 |
2,72 |
2,02 |
1,34 |
1,08 |
0,79 |
1,37 |
40Х2ГСНМ (шов) |
1,03 |
0,70 |
1,47 |
3,0 |
1,96 |
1,53 |
1.41 |
0,95 |
1,49 |
ЗОХГСНА |
1,15 |
0,70 |
1,64 |
2,63 |
1,23 |
2,12 |
1,75 |
1,25 |
1,40 |
40ХЗГСНМФ |
0,75 |
0,7 |
1,07 |
5,0 |
3,82 |
1,30 |
1.1 |
0,85 |
1,29 |
40ХЗГСНМФ (шов) |
0,58 |
0,4 |
1,45 |
4,55 |
3,14 |
1,45 |
1,1 |
0,77 |
1,43 |
30Х2Н2М |
0,66 |
0,45 |
1,46 |
4,20 |
2,50 |
1,68 |
0,53 |
0,49 |
1,08 |
28ХЗСНМВФА (шов) |
1,05 |
0,76 |
1,38 |
2,44 |
1,76 |
1,39 |
1,01 |
0,69 |
1,46 |
28ХЗСНМВФА |
0,93 |
0,73 |
1,27 |
2,40 |
1,85 |
1,30 |
1,01 |
0,84 |
1,20 |
Марка стали |
|
N1 |
|
|
|
Мо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
гг |
*3 |
|
Сг/С3 |
<т |
*3 |
V C3 |
42Х2ГСНМА |
0,58 |
0,46 |
|
1,26 |
0,69 |
0,24 |
2,88 |
|
40Х2ГСНМ (шов) |
М |
0,98 |
|
1,12 |
1,51 |
0,64 |
2,36 |
|
ЗОХГСНА |
1,58 |
1,25 |
|
1,26 |
— |
— |
— |
|
40ХЗГСНМФ* |
0,7 |
0,7 |
|
1,0 |
1,8 |
0,8 |
2,25 |
|
40ХЗГСНМФ (шов) |
0,78 |
0,71 |
|
1,1 |
0,95 |
о;43 |
2,21 |
|
30Х2Н2М |
1,76 |
1,53 |
|
1,16 |
— |
— |
— |
|
28ХЗСНМВФА (шов) |
0,41 |
0,38 |
|
1,08 |
0,96 |
0,52 |
1,85 |
|
28ХЗСНМВФА |
0,39 |
0,37 |
|
1,06 |
0,93 |
0,62 |
1,50 |
|
* Сг = 1,2; С3 = 0,65; |
сг/с3 = |
1,85-W |
|
|
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е . |
— концентрация |
на границе, |
вес %; с3 |
— концентрация в |
||||
зерне, % (по массе). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТАБЛИЦА 1J.3 |
|
ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНУЮ |
||||||||
ХИМИЧЕСКУЮ МИКРОНЕОДНОРОДНОСТЬ В ОБРАЗЦАХ СТАЛИ |
|
|||||||
|
|
|
30Х2Н2М |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Si |
|
Сг |
|
|
Режим термообработки |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
*Г |
сз |
сг/сз |
<т |
гз |
сг/сз |
Нагрев по термическому циклу |
0,30 |
0,15 |
2,0 |
4,2 |
2,5 |
1,68 |
||
участка ВХМН |
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
Термообработка по режиму для |
0,34 |
1,7 |
4,1 |
2,2 |
1,86 |
|||
основного металла после на |
|
|
|
|
|
|
||
грева по циклу |
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
Двойная |
термообработка после |
0,35 |
1,75 |
3,7 |
2,26 |
1,63 |
||
нагрева |
по циклу |
|
0,66 |
|
|
|
|
|
Нагрев по термическому циклу |
0,45 |
1,46 |
4,2 |
2,5 |
1,68 |
|||
участка ВХМН |
|
|
|
|
|
2,6 |
|
|
1200 °С, |
6 ч после нагрева по |
0,55 |
0,38 |
1,45 |
4,0 |
1,54 |
||
циклу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мп |
|
|
Ni |
|
Режим термообработки |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
сг |
сз |
V C3 |
сг |
сз |
сг'сз |
Нагрев по термическому циклу |
0,65 |
0,48 |
1,35 |
2,0 |
1,6 |
1,25 |
|||
участка ВХМН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Термообработка по режиму для |
0,6 |
0,46 |
1,3 |
2.0 |
1,65 |
1,21 |
|||
основного |
металла |
после |
на |
|
|
|
|
|
|
грева по циклу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Двойная термообработка после |
0,65 |
0,4 |
1,62 |
1,75 |
1,42 |
1,23 |
|||
нагрева по |
циклу |
|
|
|
|
|
|
|
|
Нагрев по термическому циклу |
0,53 |
0,49 |
1,08 |
1,76 |
1,53 |
1,16 |
|||
участка ВХМН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1200 °С, 6 |
ч после нагрева |
по |
0,5 |
0,5 |
1,0 |
1,67 |
1,34 |
1,25 |
|
циклу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е . |
с3 — концентрация |
в зерне |
% (по |
массе); сг — концентрация |
|||||
на границе |
%. |
|
|
|
|
|
|
|
|
ТАБЛИЦА 11.4
КИНЕТИКА ПРЕВРАЩЕНИЯ АУСТЕНИТА ПРИ СВАРОЧНОМ ТЕРМИЧЕСКОМ ЦИКЛЕ*
|
|
Степень превраще |
||||
|
|
|
ния аустенита |
|
||
|
|
(%) в температурных |
||||
|
|
|
интервалах |
|
||
Образец |
О |
|
|
| |
||
°С |
°С |
эжин |
||||
|
|
о |
||||
|
|
300—250 |
250—200 |
ЭоООЗи |
||
|
|
Е |
||||
|
|
чX |
|
|
|
|
|
|
со |
|
|
|
|
С подплавлением, |
62 |
27 |
8 |
3 |
||
^шах ^ |
1430 °С |
75 |
19 |
6 |
0 |
|
Без |
подплавле |
|||||
ния |
|
|
|
|
|
|
Тгпах = |
1280 °С |
|
|
|
|
|
* Скорость нагрева 150 °С/с, скорость охлаждения в интервале 800—500 °С 8° С/с
ТАБЛИЦА 11.5
СТЕПЕНЬ ПРЕВРАЩЕНИЯ АУСТЕ НИТА ПРИ ПОВТОРНОМ ПЕЧНОМ НАГРЕВЕ И ОХЛАЖДЕНИИ*
|
|
Степень превраще |
|||
|
|
ния аустенита |
|
||
|
|
(96) в температурных |
|||
|
|
|
интервалах |
ниже |
|
|
|
S |
°С |
°С |
|
|
Образец |
и |
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
лX |
400—300 |
300—200 |
200°Си |
|
|
Ьм |
|||
|
|
а |
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
С подплавлением |
3 |
45 |
48 |
4 |
|
Без |
подплавле |
8 |
62 |
29 |
1 |
ния |
|
|
|
|
|
* Нагрев до 950 °С выдержка 10 мин, скорость охлаждения в интервале 800— 500 °С 1,5 °С/с.
щин — основного дефекта при сварке этих сталей — связыва ется с формированием ВХМН у линии сплавления и последую щим превращением аустенита в околошовной зоне, характером и величиной сварочных напряжений, распределением водорода в процессе сварки [1—3]. Причем значение фактора ВХМН уве личивается с повышением легирования стали и содержания
вней С.
Всварных конструкциях зародыш трещины может образо ваться вследствие отставания пластической деформации от
фронта |
нарастающих |
напряжений. Именно |
в |
участке |
ВХМН |
||||||||
б, МПа |
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
250 |
|
|
1? |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
150 |
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
_ |
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
----------------------------- — |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
- t u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
* |
8 12 |
16 |
20 24 т,ч |
0 |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 Г,ч |
|||
О |
|||||||||||||
Рис. П.2. |
Кривые замедленного |
разрушения |
Рис. |
П.З. Кривые замедленного раз- |
|||||||||
|
соединений сталей: |
|
рушения |
соединений стали |
35X3H3M: |
||||||||
а —30Х2Н2М; б — 42Х2ГСНМА; |
/ — после |
/ — с |
наплавкой кромок; |
2 —без на- |
|||||||||
электрошлакового |
переплава; |
3 — после элек- |
|
|
|
плавки |
|
|
|||||
тронно-лучевого |
переплава,; |
2, |
4 — переплав |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
не |
производился |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
создаются наиболее благоприятные условия для слияния микронесплошностей в дефект критических линейных размеров. Этот дефект затем развивается в надрыв — горячую трещину, способную перерасти в холодную в зависимости от вязкости примыкающего участка околошовной зоны, а также напряжен ного состояния.
Трещины, зародившиеся на первичных границах участка ВХМН околошовной зоны, встречаются в сварных соединениях конструкций из сталей 40ХГСНЗМА и ЗОХГСНА, выполненных электронно-лучевой и многослойной дуговой сваркой под флю сом. При этом они вероятнее в верхней части шва, где участок неоднородности шире и превышает 0,2 мм [4].
Уменьшение содержания S, газов и неметаллических вклю чений в металле при электронно-лучевом и электрошлаковом переплаве сталей 42Х2ГСНМА и 30Х2Н2М приводит к повы шению его пластичности и особенно ударной вязкости. Так как неметаллические включения приводят к локальным оплавле ниям при температуре ниже Тс, то в рафинированном основ ном металле первая стадия подплавления может смещаться
2И