Влияние термического старения

До недавнего времени с целью исключения подкалочных структур сварку теплоустойчивых сталей выполняли с предварительным подогревом до 400˚С, что часто приводило к охрупчиванию шва и ЗТВ вследствие термического старения. Термическое старение вызывает N, C, O, находящиеся в твердом растворе. При нагреве Ме выше точки Ас₃ атомы внедрения N, C, O переходят в твердый раствор. Выдержка при температуре 300-350˚С способствует их выделению из твердого раствора в виде нитридов, карбидов и окислов, которые блокируют плоскости скольжения. Это приводит к повышению предела текучести и хрупкости. Для предотвращения возможного образования холодных трещин вызываемых синеломкостью и термическим старением температура при которой можно в течение длительного времени подогревать сварное соединение не должна быть выше нижней границы температурного интервала синеломкости и нижней границы термического старения. Из 2-х значений выбирают меньшее.

Влияние водорода:

С увеличением содержания водорода уменьшается способность Ме к пластической деформации. Принято подразделять водород на диффузионный и остаточный. Хрупкость вызывает диффузионный водород с увеличением содержания водорода до 8 гр/см³ в 6-12раз уменьшается работа зарождения трещин. Водородную хрупкость можно уменьшить снижением скорости охлаждения, температурой сопутствующего подогрева, проведением отдыха сварных соединений.

Отдых сварных соединений:

Свойства шва и ЗТВ в значительной степени зависит от времени и условий вылеживания их после сварки. Сразу после сварки (1-3ч) пластичность относительно низкая, однако через 3-10 суток при вылеживании их при комнатной температуре происходит повышение пластичности и вязкости. В процессе отдыха не происходит фазовых превращений имеют место лишь диффузионные и релаксационные процессы вызывающие переход пластических деформаций с границ зерен на тело зерна. Это приводит к существенному повышению пластичности и сопротивляемости образований холодных трещин. Сварное соединение после сварки следует охлаждать не до комнатной температуры, а до температуры равной критической температуре хрупкости и при этой т-ре удерживать изделие некоторое время, причем т-ра отдыха должна быть ниже нижней границы интервала термического старения.

Охрупчивание Ме шва и ЗТВ при термической обработке:

Для обеспечения требуемой работоспособности сварные соединения теплоустойчивых сталей необходимо подвергать высокому отпуску. При выборе оптимальной т-ры и продолжительности высокого отпуска необходимо учитывать возможность охрупчивания Ме шва. Теплоустойчивые стали содержащие V и Nb склонны к дисперсионному твердению при сварке интерметаллидов V и Nb-я.

10Х1М+Ф, Nb 15Х5М+ Ф, Nb

Стали содержащие содержащие V и Nb склонны к

Процесс выделения карбидов и интерметаллидов происходит в 3 стадии: 1)Стадия предвыделения карбидов и интерметаллидов. Выделяющиеся дисперсные частицы сохраняют связь с матрицей вокруг зародышей новой фазы значительно искажается кристаллическая решетка матрицы, в ней появляются высокие внутренние напряжения. На этой стадии наблюдается наибольшее упрочнение Ме и наибольшее снижение пластический свойств. 2)Выделение новой фазы с разрывом связи с матрицей и как результат некоторым снижение напряжений в кристаллической решетке матрицы. 3)Коагуляция и растворение карбидов и интерметаллидов, а так же полное снятие искажений кристаллической решетки. На 2-й и 3-й стадиях наблюдается снижение прочности и значительное повышение пластичности и отпуска процесс выделения карбидов и интерметаллидов находится в основном на 1-й стадии. Для предотвращения возможного охрупчивания шва и ЗТВ высокий отпуск следует проводить при температуре большей чем температура дисперсионного твердения. Кроме этого в Ме шва следует ограничить содержание С, V и Nb-я (применение мягкой наплавки).

Выбор рациональной технологии сварки:

Сопротивление образованию холодных трещин теплоустойчивых сталей определяется следующими параметрами технологии сварки: 1)термическим циклом сварки 2)температурой сопутствующего подогрева 3)содержанием диффузионного водорода 4)отдыхом сварных соединений 5)термической обработкой сварных соединений. Для получения наиболее высокой вязкости и пластичности сварку следует выполнять при оптимальной скорости охлаждения. Оптимальную скорость охлаждения наиболее удобно задавать регламентированием погонной энергии.

Дата добавления: 2015-07-08