Материал: Сварка и свариваемые материалы. Свариваемость материалов

16.2, Свариваемость сталей

16.2.1.Структура, свойства металла шва

изоны термического влияния

Тип структуры металла шва, формируемой в процессе кристал­ лизации, зависит от химического состава стали и теплофизиче­ ских условий кристаллизации. Роль химического состава в пер­

швы состоят из крупнокристаллической матрицы с остаточным ферритом в виде прерывистых выделений по границам денд­ ритных ячеек. Несмотря на наличие этого феррита, стали ука­ занных составов претерпевают по существу однофазную кри­ сталлизацию, что приводит к формированию крупных кристал­ литов со слабо развитыми осями второго порядка и со значи­ тельно развитой ликвацией. Наиболее крупное кристалличе­ ское строение имеет центр шва, куда в результате конкурент­ ного роста вклинивается и прорастает ограниченное число кри­ сталлитов.

Принципиальные изменения в формировании шва получаК>т стали, у которых соотношение Cra/Nia> l,3 . В этих сталях 0 е' дущей фазой при кристаллизации является феррит. Из него формируется осевая часть дендритных ячеек, где в результате ликвации меньше Ni. Этот феррит называется вермикулярным, т. е. преобладающим. Остальная часть жидкой фазы образует у-твердый раствор. В результате совместной кристаллизациИ

феррита и аустенИта образуются ячейки с весьма развитой

строения шва явЛяется схема его кристаллизации. Сварка с большими скоростями приводит к образованию неблагопри­ ятно высокого угла встречи между двумя растущими кристал­ литами, д сварка с малыми скоростями — к возникновению осевого кристаллит3, стыкующегося с двух сторон с двумя фронтами кристаллитов под большим углом. Значительная разориентировка меЖДУ осевым и боковыми кристаллитами уве­ личивает ликвацию по границам и плотность ростовых дисло­ каций. Наиболее благоприятна схема кристаллизации с изги­ бом кристаллитов, при котором угол срастания кристаллитов в центре шва близок к нулю. В условиях многослойной сварки крупные кристаллиты предшествующего слоя служат плоскими зародышами для последующего слоя, что приводит к транскристаллитному строению швов.

В зоне термического влияния стабильно-аустенитных сталей происходят следующие необратимые изменения: 1 ) расплавле­ ние сегрегатов и неметаллических включений вдоль строчечных выделений с последующим образованием легкоплавкой кар­ бидной эвтектики и трещин-надрывов по периферии шва; 2) образование б-Fe; 3) коагуляция и растворение избыточных

Особенно неравномерно растет зерно в гомогенных сталях, на­ ходившихся перед сваркой в состоянии наклепа на 5—15%.

16.2.2.Трещины в сварных соединениях

16.2.2.1.Трещины при сварке. Аустенитные жаропрочные стали отличаются высоким коэффициентом теплового расширения, малой теплопроводностью и высокой релаксационной стойко­ стью при высоких температурах. Это приводит к высокому уровню напряжений и деформаций при сварке, отпуске и при

эксплуатации в условиях теплосмен.

Однофазная кристаллизация сварных швов жаропрочных аустенитных сталей приводит к формированию крупнокристал­ лической столбчатой первичной структуры с сильно выражен­ ной ликвационной неоднородностью по Сг, Ni, Nb, В; С и т. д. В результате ликвации образуются легкоплавкие 'карбидные,