Сварка мартенситных сталей
К мартенситным относятся стали с содержанием Сг = 11...12 %, дополнительно легированные С, Ni и другими элементами (табл. 10 и 11). Применение для закаленной стали отжига Т < Ас3 способствует отпуску структур и получению благоприятного сочетания sв, и KCV, а высокая коррозионная стойкость и жаропрочность до 550...580 °С (табл. 10) обеспечиваются дополнительным легированием W, V, Mo.
Мартенситные стали практически полностью претерпевают g«a (М) – превращения в процессе охлаждения даже при небольших скоростях охлаждения (~0,2 °С/с) в области Т = 800...650 °С. Стали термически обрабатываемые, так как претерпевают полиморфные превращения. В условиях термического цикла сварки стали мартенситного класса закаливаются на мартенсит с высокой твердостью и низкой деформационной способностью.
В результате сварочных деформаций, сопровождающих сварку, действия остаточных и структурных напряжений в сварных соединениях возможно образование холодных трещин. Для высокохромистых сталей Мн не превышает 360 °С, а Мк – 240 °С.
Таблица 10
Химический состав высокохромистых мартенситных сталей
| Марка стали | Содержание элементов, % (по массе) | |||||||
| C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | V | Прочие | |
| 15Х11МФ | 0,12...0,19 | < 0,5 | < 0,7 | 10,0...11,5 | – | 0,6...0,8 | 0,25...0,4 | – |
| 15Х12ВНМФ | 0,12...0,18 | < 0,4 | 0,5...0,9 | 11,0...13,0 | 0,4...0,8 | 0,5...0,7 | 0,15...0,3 | W = 0,7...1,1 |
| 18Х11МНФБ | 0,15...0,21 | < 0,6 | 0,6...1,0 | 10,0...11,5 | 0,5...1,0 | 0,8...1,1 | 0,2...0,4 | Nb = 0,2...0,45 |
| 13Х11Н2В2МФ | 0,10...0,16 | < 0,6 | < 0,6 | 10,5...12,0 | 1,5...1,8 | 0,35...0,50 | 0,18...0,30 | W = 1,6...2,0 |
| 12Х11В2МФ | 0,10...0,15 | < 0,5 | 0,5...0,8 | 10,0...12,0 | 0,6 | 0,6...0,9 | 0,15...0,30 | W = 1,7...2,9 |
| 10Х12НД | < 0,10 | < 0,3 | < 0,6 | 12,0...13,5 | 2,8...3,2 | 0,8...1,1 | – | Cu = 0,8...1,0 |
| 06Х12Н3Д | < 0,06 | < 0,3 | < 0,6 | 12,0...13,5 | 2,8...3,2 | – | – | Cu = 0,8...1,1 |
Примечание. Содержание S < 0,025 %, P < 0,025 – 0,030 %.
Таблица 11
Механические свойства и назначение мартенситных сталей
| Марка стали | sв, МПа | d, % | y, % | KCV, МДж/м2 | Т эксп., °С | Примеры использования |
| 15Х11МФ | 0,6 | 550...580 | Корпуса цилиндров турбин, рабочие лопатки и бандажные диски, роторы турбин, поверхности котлов нагрева, трубопроводы. Детали паровых и гидротурбин, рабочие колеса гидротурбин, колеса насосов АЭС | |||
| 15Х12ВНМФ | 0,6 | |||||
| 18Х11МНФБ | 0,6 | |||||
| 13Х11Н2В2МФ | 0,9 | |||||
| 12Х11В2МФ | – | – | ||||
| 10Х12НД | 0,3 | |||||
| 06Х12Н3Д | 0,3 |
С увеличением содержания углерода точки Мн и Мк еще более понижаются, что приводит к возрастанию твердости мартенсита и его хрупкости. При снижении содержания углерода вязкость мартенсита повышается, однако образующийся при этом d–феррит, в свою очередь, сообщает им высокую хрупкость.
Содержание углерода в мартенситных сталях ограничивают до 0,20 %, что обеспечивает достаточную пластичность и ударную вязкость ответственных деталей энергетических установок. Обеспечить стойкость металла шва и, в особенности, околошовной зоны к образованию трещит – основная трудность при сварке сталей мартенситного класса.
Для этого возможно применение следующих мер:
1. Получение мелкодисперсной структуры металла шва и околошовной зоны (модифицирование металла шва за счет использования сварочных проволок Св-15Х12ГНМВФ, 01Х12Н2 и жестких режимов сварки).
2. Применение предварительного и сопутствующего подогрева. Лучшие свойства сварных соединений достигаются при температуре предварительного подогрева в интервале Мн–Мк, а также когда после сварки производится "подстуживание" до Мк (для завершения мартенситного превращения), но не ниже 100 °С (табл. 12).
3. Снижение содержания водорода.
Термообработка после сварки (табл. 12).
Таблица 12
Дата добавления: 2016-03-22; просмотров: 775;