Сварка разнородных сталей

Возможные варианты технологии сварни

Из предыдущего параграфа следует, что технология сварки’ пер­литных сталей различного легирования должна быть такой, чтобы в сварном соединении исключалось образование околошовных тре­щин и структурной неоднородности, характерной для нестабильной зоны сплавления разнородных сталей.

Возможные меры предотвращения околошовных трещин при сварке закаливающихся сталей изложены в гл. I. Наиболее распро­

страненными из них являются предварительный подогрев свари­ваемого металла или использование сварочных материалов, обеспе­чивающих получение в металле шва сплава аустенитного класса. В конструкциях, изготовляемых из перлитных сталей, закаливаю­щиеся стали могут свариваться со сталями, не склонными к закал­ке. В этом случае подогрев можно применять только для той части конструкции, которая изготовляется из закаливающейся стали.

В случае изготовления массивных конструкций, когда подогрев трудно или вовсе нельзя осуществить, сварку можно производить аустенитными электродами, а в конструкциях, предназначенных для длительной работы в условиях повышенных температур, элект­родами, обеспечивающими получение в металле шва сплава на же- лезо-никелевой и даже никелевой основе. При затруднениях в ис­пользовании аустенитного шва сварку можно выполнять с предва­рительной облицовкой кромки закаливающейся стали, применение которой, как это следует из гл. I, позволяет снизить температуру подогрева свариваемой стали и даже исключить его полностью. Об­лицовка должна выполняться металлом, не склонным к закалке, и на толщину, превышающую ширину закаливающегося участка в зоне термического влияния, для режима, на котором осуществля­ется последующая сварка.

Конструкции, свариваемые из закаливающихся сталей и не до­пускающие наличия хрупких участков, должны подвергаться от­пуску при температуре, позволяющей восстановить пластические свойства в закалившемся участке зоны термического влияния. В случае сварки с предварительной облицовкой отпуску могут подвергаться только облицованные элементы конструкции, что су­щественно облегчает его выполнение. і

Наиболее эффективным методом предотвращения образования в зоне сплавления перлитных сталей указанной неоднородности, как и при сварке разнородных сталей, является применение соот­ветствующих сварочных материалов.

Общим принципом выбора сварочных материалов для сварки перлитных сталей является, как известно, применение тех из них, которые рекомендуются для сварки менее легированной стали, ис­пользуемой в данном соединении. В этом случае создается наимень­шая вероятность появления в металле шва, особенно в слоях, при­мыкающих к более легированной стали, малопластичных структур, которые снижают пластические свойства и даже могут привести к образованию трещин. Однако при использовании этого принципа при сварке сталей, существенно отличающихся содержанием угле­рода и карбидообразующих элементов, например углеродистых сталей с среднелегированными в сварных соединениях, подвергае­мых термообработке или длительно эксплуатируемых в условиях повышенных температур, в зоне сплавления возможно образование структурной и механической неоднородностей, которые снижают работоспособность конструкции. Чтобы предотвратить образование этой неоднородности, или снизить вероятность ее появления, свар-

Ку перлитных сталей, существенно отличающихся по содержанию углерода и карбидообразующих элементов, в конструкциях, под­вергаемых термообработке или предназначенных для работы в усло­виях повышенных температур, следует производить материалами, обеспечивающими получение металла шва химического состава, являющегося промежуточным между составом свариваемых сталей. В табл. 19 приведен один из вариантов материалов для сварки рас­сматриваемых сталей.

В связи с ограниченным выбором сварочных материалов, кото­рые обеспечивают получение металла шва промежуточного хими­ческого состава, возможен и другой вариант сварки перлитных ста­лей, существенно отличающихся по химическому составу. Сущ­ность его состоит в использовании переходных элементов из сталей промежуточного состава. Например, при сварке углеродистых сталей со среднелегированными можно использовать переходники из низколегированной стали. В этом случае рекомендуется снача­ла приварить переходной элемент к части конструкции, изготов­ленной из среднелегированной стали, произвести отпуск сварного соединения или полученной при этом заготовки в целом, а затем к переходному элементу приварить элемент конструкции, изготов­ленной из углеродистой стали. Использование переходных элемен­тов также нельзя признать способом, позволяющим полностью решить задачу сварки углеродистых сталей со среднелегирован­ными. Выбор сталей, пригодных для изготовления таких элемен­тов, ограничен.

Более приемлемым способом является облицовка свариваемых кромок, которая давно применяется в сварочном производстве. Ее практическое использование не вызывает особых затруднений. Облицовка позволяет довольно легко получить свариваемый металл любой степени легированное™ за счет изменения состава обмазки электродов при выполнении ее вручную или керамического флюса в случае автоматической сварки под флюсом. Особенно большие возможности в этом отношении обеспечивает облицовка порошко­вой проволокой. К сожалению, предварительная облицовка сва­риваемых кромок оправдывает себя только при изготовлении кон­струкций из металла толщиной более 10 мм. Поэтому в случае изготовления тонкостенных конструкций из перлитных сталей, су­щественно отличающихся по химическому составу, наиболее при­емлемым является использование переходных элементов.

[1] Под зоной сплавления разнородных сталей следует понимать участок сварного соединения, включающий границу сплавления и непосредственно примыкающие к ней микроскопической толщины слои металла шва и около­шовной зоны свариваемой стали, в которых в процессе кристаллизации сва­рочной ванны и последующего нагрева (многослойная сварка, термообработка, эксплуатация при высоких температурах) происходит изменение химического состава, структуры и свойств.

[2] Термин «сплавляемые металлы» здесь и далее применяется для сокра­щения выражения «основной металл и металл шва».

[3] Исследования выполнены совместно с А. Г. Миколайчуком и В. П. Ко - вич — сотрудниками кафедры рентгенометаллофизики Львовского университета им. И. Франко.

[4] Здесь и далее под соединениями однородных металлов подразумеваются соединения металлов (сталей) одного класса.