SU1646740A1

SU1646740A1 - Способ сварки разнородных сталей

Info

Publication number: SU1646740A1
Application number: SU894708431A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Липодаев; Владимир Васильевич Снисарь; Валерий Павлович Елагин; Марина Васильевна Бельчук; Георгий Николаевич Гордань
Original assignee: Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1989-05-26
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1991-05-07

Abstract

Изобретение относитс к способам сварки высоколегированных сталей и сплавов с перлитными стал ми, а также теплоустойчивых закаливающихс сталей аустенитным швом в конструкци х, эксплуатирующихс при высоких температурах, и может быть использовано в различных област х машиностроени . Цель изобретени - повышение качества сварных соединений путем уменьшени уровн развити структурной и механической неоднородности в зоне сплавлени аустенитного металла шва с перлитной сталью. Используют высоколегированный аустенитный металл шва с разным , в зависимости от температуры эксплуатации, содержанием никел вплоть до сплава на никелевой основе. Аустенитный металл шва дополнительно легируют азотом в количестве от 0,1 до 0,23% при выполнении услови 0. о м N .к.м ш, где Q 0 м и Ок м ш - приведенное количество карбидо- образующих элементов соответственно в основном металле и металле шва (%), определ емое из соотношени , + 0,4 МпМСф 1.,. +2,5 TI +3{Zr ; N - содержание азота в металле шва, %. При указанных услови х снижаетс уровень развити структурной и механической неоднородности в зоне сплавлени разнородных сталей. 2 табл. (Л С

Description

Изобретение относитс к области сварочного производства, в частности к способам сварки высоколегированных сталей и сплавов с перлитными стал ми, а также теплоустойчивых закаливающихс сталей аустенитным швом, к сварным соединени м которых предъ вл ютс жесткие требовани по обеспечению стойкости против хрупкого разрушени по зоне сплавлени .

Целью изобретени вл етс повышение качества сварных соединений разнородных сталей путем снижени уровн развити структурной и механической неоднородности в зоне сплавлени аустенитного металла шва с неаустенитной сталью в конструкци х, работающих при высоких температурах, вплоть до 600°С.

Аустенитный металл шва, легированный никелем в зависимом от температуры эксплуатации количестве, при сварке дополнительно легируют азотом одним из известных способов, например через газовую среду при механизированной сварке в смес х , содержащих азот, вплоть до 100%. или через покрытие электрода при ручной дуговой сварке. Введение в наплавленный

о 1 о

талл азота обеспечивает св зывание карби- дообразующих элементов, понижающих термодинамическую активность углерода в аустените, в нитриды и (или) карбонитриды, тем самым сближа значени термодинамической активности углерода в низколегиро- ванной стали и высоколегированном аустенитном металле шва, ограничивает диффузию углерода в зоне их сплавлени при высоких температурах нагрева, Это способствует снижению уровн структурной и механической неоднородности в зоне сплавлени и повышению качества сварного соединени .

Установлено, что положительное вли ние азота на снижение структурной и механической неоднородности про вл етс при его содержании в металле шва в пределах 0,10-0,23% при выполнении услови , учитывающего состав металла шва и основного металла: 0,.о.м Ј N ,.м.ш. где Ок.о.м и Ок.м ш - приведенное количество карбидообразующих элементов соответственно в основном металле и металле шва, %, определ емое из соотношени : QKhO,,4{Mn}+1..2tW}M, ,5 Ti}+3lZr где N - содержание азота в металле шва, %.

Легирование азотом в количестве, превышающем 0,23%, приводит к значительному снижению значений относительного удлинени и сужени металла шве, а также ухудшению качества сварных соединений за счет нарушени плотности металла шва. В то же врем содержание азота в металле шва в количестве меньше 0,10% оказываетс недостаточным дл снижени уровн развити структурной и механической неоднородности в зоне сплавлени ,

Образование структурной и механической неоднородности в зоне сплавлени вы- соколегированного аустенитного шва с низколегированной сталью происходит при высоких температурах нагрева в услови х эксплуатации или термообработки. Более высока растворимость углерода в аустените , чем в феррите, определ ет и более низкую термодинамическую активность его а аустените, что обусловливает диффузию углерода из феррита в аустенит при данной температуре. Кроме того, значительное понижение активности углерода вызвано присутствием в высоколегированном металле шва карбидообразующих элементов.

Повышение в металле шва содержани никел позвол ет несколько повысить термодинамическую активность в нем углерода . Дополнительное введение в шов азота

за счет св зывани карбидообразующих элементов в нитриды (карбонитриды) позвол ет еще больше повысить термодинамическую активность углерода в аустенитном

шве и тем самым уменьшить различие в активности углерода между швом и основным металлом. За счет этого уменьшаетс диффузи углерода из низколегированного металла в аустенитный шов и устран ютс

услови , обусловливающие развитие структурной и механической неоднородности в зоне сплавлени ,

Пример. Выполн ют многослойную наплавку в V-образную канавку глубиной 20

мм на пластинах из нелегированной стали Ст.Зсп в среде защитных газов.

Нелегированна сталь Ст.Зсп в качестве основного металла выбрана дл ужесточени услови экспериментальной

проверки предлагаемого способа сварки за счет создани большего различи в уровне легировани и активности углерода в основном металле и металле шва.

Сварку производ т с помощью автомэта АДГ-502 проволокой типа 08Х25Н40М7 диаметром 2 мм. Необходимое количество азота в металле шва определ ют из услови O.OOSCCU.o. S N S.OOetQK.M.ui} QK.O.M.- 0.2 Fe I - 20

CWui Cr}+1.1 Mo3+0,,2 0.1 S N ,23.

Содержание азота в металле шва регулируют при использовании в качестве защитной среды смеси аргон + азот за счет

изменени содержани азота в смеси 0- 100%.

После сварки из сварных соединений механическим способом вырезают образцы дл микрошлифов, часть которых термообрабатывают в печи при 550°С в течение 100 ч. Оценку наличи структурной и механической неоднородности в зоне сплавлени сварных соединений провод т металлографически при увеличении х 500 замером

микротвердости в зоне сплавлени в состо нии после сварки и после термической обработки .

Результаты испытаний свидетельствуют о том, что дополнительное легирование

металла шва азотом обеспечивает снижение уровн структурной и .механической неоднородности в зоне сплавлени разнородных сталей при длительной выдержке в области высоких температур.

Как видно из табл.1, цель изобретени достигаетс при содержании азота в шве в пределах 0.10-0.23%. При содержании азота менее 0,10% уровень неоднородности снижаетс незначительно, а при содержании более 0,23% нарушаетс плотность металла шва и образуютс поры.

Значени уровн развити структурной и механической неоднородности в зоне сплавлени Ст.Зсп металлом шва 08Х25Н40М7 при различном содержании азота в шве приведены в тэбл.1.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет снизить структурную и механическую неоднородность в зоне сплавлени перлитной стали с высоколегированным аустенитным металлом шва и тем самым повысить качество соединений разнородных сталей. При этом механические характеристики металла шва дополнительно легированного азотом при оптимальном его содержании, с точки зрени снижени структурной и механической неоднородности в зоне сплавлени , имеют достаточно высокие значени .

В табл.2 приведены значени механических свойств аустенитного металла шва 08Х25Н40М7 при 20°С при различном содержании в нем азота.

Предлагаемый способ повышает качество сварных соединений за счет снижени структурной неоднородности в зоне сплавлени .

Claims

Формула изобретени Способ сварки разнородных сталей, преимущественно высоколегированных

сталей и сплавов с перлитными стал ми и теплоустойчивых закаливающихс сталей, аустенитной проволокой в конструкци х, эксплуатирующихс при высокой температуре , при котором создают высоколегированныйсварной шов с содержанием никел , завис щим от температуры эксплуатации, отличающийс тем, что, с целью повышени качества сварных соединений путем уменьшени уровн развити структурной и механической неоднородности в зоне сплавлени с перлитной сталью, аусте- нитный металл шва дополнительно легируют азотом в количестве 0,1-0.23% при выполнении следующего соотношени :

0,005(а,.о.м N .м.ш.

где N - содержание азота в металле шва;

QK.O.M - количество карбидообразую- щих элементов в основном металле;

Ок.м.ш - количество карбидообразующих элементов в металле шва, причем количество карбидообразующих элементов определ етс из соотношени Q,,.4 Mn1+1,.

4-l.,.

Таблица 1

Таблица 2