Технология сварки и свойства соединений
При выборе сварочных материалов необходимо предотвратить горячие трещины в шве и ЗТВ, трещины при термообработке, а также обеспечить равную жаропрочность сварного соединения и основного металла.
При сварке гомогенных сплавов применяют присадочные проволоки, близкие по химическому составу к основному. Отличие состоит в увеличении доли элементов, повышающих энергию активации процессов диффузии (Mo, W, Mn), и в уменьшении упрочняющих добавок (Ti, A1) (табл. 32). При сварке гетерогенных сплавов с большим содержанием Ti и Al применяют присадочные проволоки, в которых часть Ti заменена Nb.
Таблица 32
Типовые составы присадочных материалов
Марка сплава | Содержание элементов, % | |||||||
C | Si | Mn | W | Cr | Mo | Fe | Другие элементы | |
ВЖ-98 | 0,1 | 0,8 | 0,5 | 13...16 | 23...26 | – | 0,4 | – |
ЭП-683 | 0,1 | 0,5 | 1,0 | – | 14...16 | 18...21 | 0,6 | 0,3...0,55 B |
ЭП-367 | 0,04 | 0,5 | 1,5 | – | 14...16 | 14...16 | 4,0 | 0,3...0,7 Ti |
ЭП-533 | 0,01 | 0,6 | 0,5 | 7...9 | 19...22 | 7...9 | 3,0 | 0,04 Al; 2,3...2,5 Ti |
ЭП-648 | 0,1 | 0,4 | 0,5 | 4,3...5,3 | 32...35 | 2,3..3,3 | 4,0 | 1,0 Al; 1,0 Ti; 1,0 Nb |
Общий принцип выбора режима сварки – максимально возможное сокращение времени высокотемпературного нагрева, увеличение скорости охлаждения и уменьшения размеров сварочной ванны, снижение сварочных напряжений.
Указанные требования выполняются при лазерной и ЭЛС на скорости < 50 м/ч. Эффективно также применение сварки давлением. Чтобы уменьшить перегрев, электроды и изделие помещают в воду или омывают струями воды.
Сплавы с содержанием (Ti+Al) > 4 % являются плохо свариваемыми и их рекомендуют соединять диффузионной сваркой и пайкой.
Термообработка после сварки для гомогенных сплавов включает аустенизацию сварных узлов при Т = 1050...1200 °С, которая приводит к растворению избыточных фаз и снятию сварочных напряжений. Это повышает работоспособность сварных соединений в коррозионных средах (табл. 33).
Таблица 33
Жаропрочность сварных соединений никелевых сплавов
Марка сплава | Способ сварки | Испытуемый образец | Условия испытания | Время до разрушения, ч | Место разрушения | |
Т, °С | s, МПа | |||||
ХН77ЮР (ЭП-437) | ЭЛС | Основной металл | Основной металл | |||
ХН60ВТ | – | Основной металл | 128/182 | Основной металл | ||
ХН67МВТЮ (ЭП-202) | АДС | Основной металл | 203/115 | Основной металл | ||
Х35Н50ВМ (ЭП-648) | ЭЛС | Основной металл | Основной металл |
Примечание. Аустенизация 1200 °С, 1 час, воздух.
Для гетерогенных дисперсионно-упрочняемых сплавов термообработка включает аустенизацию и стабилизирующий отжиг. Более эффективна двукратная обработка, которая формирует глобулярную структуру карбидов и g¢–фазы по границам. Последующее двухступенчатое старение при 900 °С, 8 часов и при 850 °С, 15 часов приводит к выделению g'–фазы в объёмах зерен и стабилизирует структуру для последующей высокотемпературной эксплуатации, но не изменяет морфологию карбидов. Качественные сварные соединения показывают высокие эксплуатационные свойства, мало отличающиеся от основного металла (табл. 33).
Контрольные вопросы к главе 9
1. Какими свойствами обладают никелевые сплавы?
2. Назовите трудности при сварке никелевых сплавов.
3. Как предотвратить возможность образования горячих трещин в никелевых сплавах?
4. Какие изменения структуры наблюдаются в ЗТВ?
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Многообразие сталей и сплавов, применяемых при изготовлении сварных конструкций, требует от инженера-сварщика глубоких знаний в области материаловедения, теории сварочных процессов, технологии и оборудовании сварки плавлением и давлением.
Особенно это относится к специальным сталям и сплавам, которые характеризуются наличием в них большого количества легирующих элементов, обеспечивающих получение особых свойств сварных конструкций.
К таким свойствам относятся жаростойкость, коррозионностойкость, хладостойкость, радиационностойкость и другие. Эти свойства обеспечиваются сталями различных структурных классов (аустенитные, ферритные и т.д.) и комплексным легированием.
Разработка способов и технологии сварки таких материалов требует учета условий эксплуатации и требований к сварным соединениям. Условия работы сварной конструкции должны учитываться на всех этапах разработки технологии сварки и термообработки.
При этом необходимо принимать меры против разрушения сварных соединений как при изготовлении, так и в условиях эксплуатации (устранять возможности образования трещин, коррозионного разрушения, охрупчивания и т.п.).
Разрабатываются и будут разрабатываться новые марки сталей и сплавов, обладающих требуемыми эксплуатационными свойствами. Сварка таких материалов потребует применения новых чистых и сверхчистых основных и присадочных материалов, высококонцентрированных источников тепла (плазма, электронный луч) и специального оборудования.
От инженера-сварщика требуется комплексный подход к разработке технологии и оборудования для сборки и сварки конструкций из специальных сталей и сплавов, начиная с анализа конструкции и заканчивая выбором способов контроля качества сварных соединений.
Все это обусловливает необходимость изучения широкого круга вопросов общетехнических и специальных дисциплин, применения современных средств информационной и вычислительной техники.
Дата добавления: 2016-03-22; просмотров: 842;