Технология сварки мартенситных и мартенситно-ферритных сталей (С=0,1-0,2%, Cr=11-19%).
Все стали этой подгруппы закаливаются и содержат в структуре мартенсит. Предварительный подогрев мало помогает, так как скорость распада аустенита в этих сталях мала и при 700 0 С распад аустенита может продолжаться до 300 секунд. Если так долго греть, то излишне вырастает зерно аустенита и феррита и сталь становится очень хрупкой. Предварительный подогрев регулируют так, чтобы в структуре получалось по окончании сварки не более 30% мартенсита, а остальное феррит и аустенит.
При этом сразу после сварки трещины не возникают, но по истечении времени распада аустенита количество продуктов распада (Мартенсит) увеличивается и трещины могут появиться. Поэтому по окончании сварки сталей им дают остыть и немедленно делают термообработку всего изделия для восстановления свойств околошовной зоны и металле шва До термообработки изделие после сварки охлаждают на спокойном воздухе для того, чтобы пройти вниз критические точки превращения. Это называется «подстуживанием». При очередном нагреве после подстуживания для термообработки в интервале температур 730-790 0 С зарождаются новые зерна и при отпуске сталь не имеет крупного зерна, не охрупчивается. Если не «подстуживать», а держать металл шва и околошовную зону. соблюдая подогрев выше критических точек до помещения в печь термообработки, то вырастет зерно феррита и остаточного аустенита, а после отпуска и охлаждения на воздухе получим грубозернистую структуру феррита и мартенсита и трещины после термообработки.
Правильная технологическая последовательность сварки и термообработки мартенситных и мартенситно-ферритных сталей.
| Технологическая операция | 12-13% Cr | 17-19% Cr | |
|---|---|---|---|
| 1. | Предварительный подогрев | 300-400 °C | 200-300 °C |
| 2. | Сварка на режимах, обеспечивающих провар и формирование М.Ш. | По технологической карте | По технологической карте |
| 3. | Охлаждение на спокойном воздухе - «подстуживание» до температуры: | 150-200 °C | 120-150 °C |
| Если «подстудить» ниже 100 °C, то в О.Ш.З. появляются трещины и надрывы. | |||
| 4. | Нагрев в печи для отпуска до температуры: | 730-790 °C | 720-750 °C |
| Снятие остаточных сварочных напряжений, улучшение структуры (размельчение) для восстановления механических свойств, испорченных сварочными операциями. | |||
| 5. | Выдержка в печи по 5 минут на каждый мм толщины стали. | не менее 1 часа | не менее 1 часа |
| 6. | Охлаждение с печью до температуры: | ~300 °C | ~300 °C |
| 7. | Охлаждение вне печи на спокойном воздухе: | до комнатной температуры | до комнатной температуры |
По этой технологии производится сварка и термообработка только в том случае, если используются низководородистые ферритные сварочные материалы, которые обеспечивают химический состав и механические свойства такие же как и у основного металла.
В том случае, когда невозможно сделать термообработку и требуется получить только жаростойкость или коррозионную стойкость, то сварку выполняют с предварительным подогревом высоколегированными хромоникелевыми сварочными материалами электроды марки Rost 19/13, Rost 37. При использовании аустенитных сварочных материалов следует использовать многопроходную сварку малыми погонными энергиями и с ускоренным охлаждением со скоростью до 100 0 С/сек. Термообработку в этом случае нельзя выполнять, т.к. если перегреть металл шва и о.ш.з., то произойдет диффузия углерода из основного металла к хрому м.ш. и образуется «белая полоска» на линии сплавления со стороны основного Ме, а со стороны шва - карбидный слой Cr 23 C 6 , Cr 7 C 3 или (Cr,Fe) 23 C 6 , что приведет к утрате стойкости против коррозионного растрескивания во время длительной эксплуатации. Это потеря стойкости против межкристаллитной коррозии.
автор: Инженер Д. Петров