Сварка ферритных сталей

К ферритным относятся хромистые стали, не претерпевающие превращений (g«a). Чистые железо-хромистые сплавы становятся однофазными при Сг > 13 %. В присутствии С g–область смещается вправо (см. рис. 34), что обусловлено уменьшением растворенного Сг вследствие образования стабильных его карбидов.

Ферритные стали являются перспективным конструкционным материалом (табл. 17, 18).

Таблица 16

Механические свойства сварных соединений

мартенситно-ферритных сталей

По сопротивлению коррозии ферритные стали 08Х17Т, 15Х25Т и др. не уступают аустенитным, превосходя их по стойкости и коррозионному растрескиванию. При дополнительном легировании А1 и Si они могут использоваться в условиях окисления при Т < 1200°С.

Таблица 17

Химический состав ферритных сталей

Таблица 18

Механические свойства и назначение ферритных сталей

Применение ферритных сталей для изготовления оборудования, работающего в условиях ударных и знакопеременных нагрузок, затруднялось из-за высокой чувствительности к надрезу и хрупкому разрушению.

Разработка новых марок ферритных сталей с малым содержанием примесей внедрения (за счет вакуумных печей и освоения технологии плавки с продувкой аргоном) позволило резко повысить KCV, d и s_в. Применение ферритных сталей позволяет решать проблему дефицита Ni.

Ферритные стали не претерпевают g«a (М) – превращений, и структура их не может быть улучшена термообработкой.

Основными трудностями при сварке таких сталей являются:

1. Склонность к резкому охрупчиванию (потеря пластичности) под действием термического цикла сварки.

2. Образование холодных трещин.

3. Возможность межкристаллитной коррозии.

Высокая хрупкость сварного соединения связана с образованием в ЗТВ крупного зерна и пересыщенного С и N твердого раствора, т. к. при нагреве свыше 1150 °С происходит диссоциация карбидов хрома.

Рис. 36. Влияние Т на пластичность стали 15Х25	Охрупчивание ферритных сталей возможно также после выдержки при Т = 550...850 °С, способствующей образованию s–фазы и явлению "хрупкости" при 475 °С (400...500 °С) (рис. 36). Хрупкость при Т = 475 °С получает развитие уже при коротких выдержках, даже в процессе охлаждения в интервале 400...500 °С после тепловой обработки. KCV после кратковременного нагрева при 475 °С снижается до 0,3 против 0,9 МДж/м2.
	Рис. 37. Влияние Т "закалки" на пластичность (1) и ударную вязкость KCV (2) стали 15Х25, охрупченной после нагрева при Т = 475 °С	Устранить хрупкость при Т = 475 °С можно нагревом до высоких Т (рис. 37). Нагрев при 750...760 °С практически восстанавливает исходный уровень KCV и металла. Более высокие Т менее эффективны, т. к. способствуют росту ферритного зерна, особенно заметного при 1000 °С. В этой связи особенно крупные зерна наблюдаются на участке перегрева сварного соединения, где величина зерна достигает 1 мм, а протяженность зоны охрупчивания – 2,5...3,0 мм (2–3 слоя зерен).

Склонность к образованию холодных трещин связана с потерей пластичности металла в процессе сварочного нагрева и в дальнейшем остается неизменной.

Устранение рассмотренных трудностей при сварке можно обеспечить за счет теплового режима сварки (табл. 19), исключающего перегрев металла (сварка с малой погонной энергией, короткими участками, валиками малых сечений, с перерывами и т. п.).

Таблица 19

Тепловой режим ферритных сталей

Рекомендуют также применять сварочные материалы (табл. 20), содержащие элементы-модификаторы (Ti, A1) для измельчения зерна металла шва (Св-10Х18Т, Св-05Х25Н2ТЮ).

Во всех случаях целесообразно уменьшать содержание С, О₂, N и других примесей внедрения.

Ферритные стали приобретают склонность к МКК после нагрева свыше 900 °С и быстрого охлаждения. При этом на границах зерен выпадают карбиды хрома, а обедненные хромом периферийные участки зерен подвергаются МКК.

Чтобы повысить стойкость ферритных сталей к МКК в сварное соединение вводят элементы, которые обладают большей склонностью к углероду, чем хром (Ti, Nb). Они образуют прочные карбиды и затрудняют образование карбидов хрома и железа. Отжиг при Т = 700...780 °С также обеспечивает повышение стойкости против МКК.

Таблица 20

Сварочные материалы и свойства сварных соединений

ферритных сталей