Сварка ферритных высоколегированных хромистых сталей

На сварку ферритных сталей оказывает сильное влияние высокое содержание хрома. К ферритным относятся высоколегированные хромистые стали с содержанием углерода до 0,35% и хрома от 17%. У хромистых сталей в бинарной диаграмме железо - хром присутствует закрытая гамма-область. Величина этой области зависит, главным образом, от содержания углерода. На рисунке приведена высокотемпературная область бинарной диаграммы железо - хром.

Стали, содержание легирующих элементов и примесей которых находится внутри этой области, или на её границах, кристаллизуются в состоянии дельта-феррита, а при охлаждении проходят через аустенитный сектор графика. Хром сильно влияет на прокаливаемость стали, увеличивая её. Поэтому в ней, даже при обычном воздушном охлаждении происходят мартенситные превращения. А при сильно замедленном охлаждении аустенит может преобразовываться в феррит и карбиды.

В структуре стали могут возникать следующие виды карбидов: (Cr Fe)23C6, (Fe Cr)C и (Cr Fe)7C3 и, из-за этого, хром сильно влияет на растворимость углерода, снижая её. Учитывая сложность процессов, происходящих при сварке ферритных сталей (и других высоколегированных), можно утверждать, что на свойства стали наибольшее влияние оказывают изменение её химического состава и термообработка.

Сложности при сварке ферритных сталей

При сварке хромистых ферритных сталей появляются определённые трудности. При нагревании до температуры 600…900° С хром, вступает в реакцию с углеродом, образовывая карбиды. Об этом уже упоминалось выше. Кристаллиты карбидов, находящиеся внутри металла, становятся причиной межкристаллитной коррозии, которая существенно ухудшает механические свойства стали. При этом, чем выше процентное содержание углерода в составе стали, тем активнее формируются карбиды.

Из-за высокого содержания хрома, при сварке данных сталей металл сварного шва, и зона термического влияния, имеют повышенную твёрдость и хрупкость. При этом, возникают внутренний напряжения в металле и повышается риск появления дефектов сварного шва (в основном, образования холодных трещин и горячих трещин при сварке).

Хром имеет свойство сильно окисляться. При окислении хрома образуются частые тугоплавкие окислы, которые, также, отрицательно влияют на свариваемость сталей этого типа.

Технология сварки ферритных хромистых сталей

Сварку ферритных сталей выполняют с предварительным подогревом до температуры 300-400°C и последующим, после сварки, высоким отпуском (нагрев до температуры 650-750°C и последующее медленное охлаждение). Высокий отпуск необходим при сварке сталей этого класса для снятия внутренних напряжений и восстановления начальных механических свойств стали.

Электроды для сварки высоколегированных ферритных сталей

Для сварки ферритных, сталей, применяют электроды из сварочной проволоки следующих марок: Св-01Х19Н9, Св-04Х19Н9, Св-07Х25Н13 с покрытием, имеющем в своём составе плавиковый шпат и окись марганца. Применение этих электродов позволяет получить жидкий шлак, который хорошо растворяет окислы хрома. Рекомендуют следующие покрытия: ЦЛ-2, ЦТ, УОНИ-13/НЖ.

Режимы сварки ферритных сталей

Для сварки ферритных, как и для большинства высоколегированных сталей, применяют постоянный ток обратной полярности, при малых сварочных токах. Величину тока определяют из следующей пропорции: 25-30 А на миллиметр диаметра электрода. И делается это из тех соображений, что большинство высоколегированных сталей при сварке легко перегреваются, т.к. обладают малой теплопроводностью.

Дополнительные материалы по теме: