МАТЕРИАЛЫ И ИХ ПОВЕДЕНИЕ ПРИ СВАРКЕ

Хромистые стали

Анализ диаграммы состояния системы Fe-Cr (рис. 13.1) показывает, что преобладающей фазой в этой системе является феррит. При концентрации углерода в стали С < 0,1% и Сг < 12% область аустенита существу­ет лишь в интервале температур 865... 1400 °С (замкну­тая у-петля на рис. 13.1). Такие сплавы могут подвергать­ся термической обработке с целью получения того или иного количества упрочняющей структуры. С увеличе­нием содержания углерода в стали (0,1 < С < 0,25%) у-петля расширяется и возможности получения пересы­щенных твердых а-растворов при охлаждении возрастают

Рядом с у-иетлей находится область двухфазной аус - тснитно-ферритной структуры. В этой области структу­ру сплава следует рассматривать как полуферритную, г. е. в ней происходит частичное а <-> у превращение при нагреве и охлаждении. Поэтому такие сплавы (Сг = 12. .13%) частично упрочняются за счет закалки. Сте­пень упрочнения будет зависеть от исходного количе­ства углерода в стали: чем его больше, тем больше уп­рочнение.

Сплавы с содержанием хрома более 13% при всех температурах имеют стабильную структуру феррита. Оми не могут быть упрочнены закачкой из-за отсутствия фазовых превращений.

Таким образом, высокохромистые стали в зависимо­сти от содержания углерода и уровня легирования мо - 1 ут быть мартенситными, ферритно-мартенситными и ферритными.

На диаграмме выделена область немагнитном с - фазы, т. е. интерметаллического соединения Fe-Cr. Она весьма хрупкая, твердая, обладает повышенным удель-

ным объемом, что при технологических воздействиях на сталь (например, при сварке) приводит к снижению ее пластичности, вязкости и к возможности образования трещин.

Рассмотренные области существования отдельных фаз в системе Fe — Сг существенно зависят и от содер­жания других легирующих элементов (Ni, Мо, V) но, в первую очередь, от содержания углерода. Чем больше углерода и шире у-петля, тем больше должно быть хро­ма, чтобы получить устойчивую ферритную структуру. Соотношением между количеством углерода и хрома оп­ределяются и другие особенности системы. В частности, образующийся при повышенном содержании углерода ряд весьма прочных карбидов типа Сг2зС6, Сг7С3, Сг3С, во-первых, уменьшает концентрацию хрома в твердом растворе и снижает его коррозионную стойкость, а, во - вторых, приводит к появлению локальных участков (гра­ниц зерен), полностью нестойких к агрессивной среде, т. е. к возникновению межкристаллитной коррозии.

В качестве коррозионностойких конструкционных получили распространение три группы сталей:

1. Стали с содержанием Сг = 10... 13% и небольшими добавками Ni, Mo, V, W), попадающие в область полного или частичного фазового превращения (мартенситные или мартенситно-ферритные). К ним относятся: 20X13, 15X11МФ, 15Х12ВНМФ и др., обладающие стойкостью против общей коррозии в атмосферных и слабоагрессивных средах.

2. Стали с частичным фазовым превращением (фер- ритно-мартенситные) и содержащие Сг = 13...17%. К ним относятся стали 08X13, 12X13, 08X14МФ, 14Х17Н2 и др., близкие по коррозионной стойкос­ти к предыдущим сталям, но обладающие более вы­сокой пластичностью и вязкостью при обработке.

3. Стали, не имеющие фазовых превращений (фер- ритные) и содержащие хрома 18...28%. К ним от­носятся: 08X17, 08Х17Т, 15Х25Т, 5X28 и др., стой­кие к коррозии в окислительных средах.

Коррозионная стойкость хромистых сталей суще­ственно зависит и от режимов исходной термической обработки. Оптимальной в этом смысле являются закал­ка с отпуском. В зависимости от содержания углерода, других легирующих и условий эксплуатации возможно также использование как низкого, так и высокого отпус­ка. Нарушение режимов термообработки (например, очень высокая скорость охлаждения с высоких темпе­ратур) может вызвать либо появление трещин (сохраня­ется крупное зерно), либо появление склонности к меж - кристаллитной коррозии (выпадают и коагулируют карбиды).

Существенную роль в обеспечении коррозионной стойкости играет состояние поверхности металла: поли­рованная поверхность более стойкая, чем обработанная резцом или резаком.