Высоколегированных хромистых сталей
Высоколегированные хромистые стали содержат от 11 до 28 % Сг. Термическая обработка сварных соединений этих сталей определяется фазовым и структурным состоянием ЗТВ и металла шва после сварки, которое зависит, в основном, от содержания в стали хрома, углерода и никеля. Некоторое значение может иметь дополнительное легирование стали небольшими количествами молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия и других элементов.
О процессах, которые могут протекать в высокохромистых сталях при нагреве и охлаждении, и, соответственно о фазовом и структурном состоянии металла ЗТВ и шва можно судить по диаграммам состояния многокомпонентных сплавов, что довольно сложно. Нужно учитывать, что в сплавах железа с углеродом увеличение содержания хрома ведет к сужению γ-области. В безникелевых высокохромистых сталях в условиях сварочного нагрева может протекать α ↔ γ-превращения, поэтому структура может быть частично или полностью мартенситной, так как при высоком содержании легирующих элементов в свариваемой стали или в металле шва γ→α-превращение при охлаждении, как правило, происходит в области пониженных температур (ниже Мн) с образованием мартенсита (полностью или частично).
Сплавы, которые при нагреве не претерпевают α → γ-превращения, остаются ферритными. Особенность однофазных ферритных сталей – повышенная склонность к росту зерна. Даже наличие небольшого количества карбидов практически не препятствует росту зерна. Рост зерна, как правило, сопровождается ухудшением свойств. Для сталей с полным или частичным α↔γ-превращением, у которых в металле шва или ЗТВ может быть значительное количество мартенсита, рациональной операцией термической обработки является отпуск на температуру в пределах стабильного существования α-фазы. Термическая обработка сварных соединений ферритных сталей без α ↔ γ-превращения не может улучшить их свойства. Наоборот, в результате возможного роста зерна даже при высоком отпуске свойства могут ухудшаться.
При термической обработке сварных соединений высокохромистых сталей необходимо считаться и с другими обстоятельствами. Высокое содержание хрома и других легирующих элементов снижает теплопроводность сталей, а это ведет к увеличению градиента температуры по сечению, сопровождающемуся ростом временных напряжений при нагреве и остаточных – при охлаждении. Уменьшение градиента температур по сечению может быть достигнуто снижением скорости нагрева и охлаждения при термической обработке. Однако ферритные и полуферритные хромистые стали при медленном нагреве в интервале 470…500 0С могут охрупчиваться. Поэтому в этом интервале температур нагрев и охлаждение сталей, чувствительных к отпускной хрупкости второго рода, не должны происходить с низкими скоростями.
При термической обработке сварных соединений высокохромистых сталей необходимо также учитывать назначение и условия работы конструкции. Для теплоустойчивых высокохромистых сталей термическая обработка должна обеспечить требуемые от конструкции жаропрочность и жаропластичность. Для этого сварные соединения жаропрочных высокохромистых сталей чаще всего подвергают отпуску при 720…770 0С.
Если конструкция из высокохромистых сталей работает в коррозионно-активных средах, то для предотвращения склонности к межкристаллитной коррозии проводят стабилизирующий отжиг. Однако стабилизирующий отжиг при 850…900 0С, обычный для аустенитных сталей, может привести к ухудшению механических свойств и стойкости к межкристаллитной коррозии высокохромистых сталей в связи с активным выпадением при этой температуре избыточных фаз. Для высокохромистых сталей, работающих в коррозионно-активных средах, применяют либо отпуск при 710…750 0С, либо гомогенизацию при нагреве в пределах 1000…1100 0С.
Таким образом, термическая обработка сварных соединений высокохромистых сталей определяется многими факторами и, прежде всего, структурами свариваемой стали и металла шва, назначением и условиями работы конструкции (табл. 14).
Таблица 14 – Режимы термической обработки сварных соединений
высокохромистых сталей
| Сталь | Структура | Тип металла шва | Температура подогрева, ºС | Термо- обработка | HV, МПа, не более |
| 20Х13 15Х11МФ 18Х11МНФБ | Мартенсит | 10Х13 06Х14 12Х11МНФ 12Х11ВНМФ | Отпуск при 680…760 ºС То же, при 740…770 ºС То же | 5000/2000 4000/2000 4500/2000 | |
| 12Х13 15Х12ВНМФ 14Х17Н2 | Мартенсит + +феррит | 10Х13 06Х14 Аустенит 12Х17, 12Х13 | 250…350 | Отпуск при 700…750 ºС или отжиг при 880 ºС Отпуск при 700…750 ºС То же | 4000/1800 4500*/2000 4000/1800 |
| 08Х13 08Х17ТТ 15Х25Т | Феррит | 12Х13 12Х17 Аустенит | – – – | 2000/– 2300/– 2500/– | |
| 08Х22Н6Т 08Х21Н6М2Т | Феррит + +аустенит | Аустенит Аустенит | – – | 2500/– 2500/– |
Примечание.В числителе – твердость до термической обработки, в знаменателе – после термической обработки.
* Твердость ЗТВ.
Дата добавления: 2016-01-09; просмотров: 1157;