Сварка легированных сталей

 

Свариваемость таких сталей зависит от содержания углерода и легирующих компонентов и ухудшается с ростом содержания углерода и легирующих компонентов. Стали кремне-марганцевой группы 15ГС, 18Г2С и 25Г2С сваривают электродами типа Э60А марки УОНИ-13/65. Перед сваркой кромки тщательно зачищают от грязи, ржавчины и окалины. Сварку выполняют предельно короткой дугой. Изделие перед сваркой подогревают до температуры 200° С, электроды перед сваркой прокаливают при 400° С в течение одного часа.

К низколегированной относится сталь, легированная одним или несколькими элементами, если содержание каждого из них не превышает 2 %, а суммарное содержание легирующих добавок не более 5%. Низколегированные стали делятся на низкоуглеродистые конструкционные, теплоустойчивые и среднеуглеродистые стали.

Низколегированная низкоуглеродистая конструкционная сталь по реакции на термический цикл сварки мало отличается от обычной низкоуглеродистой стали. Различие в основном состоит в несколько большей склонности к образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоны при повышенных скоростях охлаждения. Дополнительное легирование стали марганцем, кремнием и другими элементами способствует образованию в сварных соединениях закалочных структур. Поэтому режим сварки большинства этих сталей ограничивается более узкими пределами погонной энергии, чем при сварке низкоуглеродистой стали. Обеспечение равнопрочности металла шва с основным металлом достигается главным образом за счет легирования его элементами, переходящими из основного металла. Иногда для повышения стойкости против хрупкого разрушения металл шва дополнительно легируют через сварочную проволоку. Стойкость металла против кристаллизационных трещин несколько ниже, чем у низкоуглеродистых сталей. Повышения стойкости достигают путем снижения содержания в металле шва углерода, серы и некоторых других элементов за счет применения сварочной проволоки с пониженным содержанием указанных элементов, а также выбора соответствующей технологии и рациональной конструкции. Технология сварки низколегированных низкоуглеродистых конструкционных сталей покрытыми электродами мало отличается от технологии сварки низкоуглеродистых сталей. Сварку ведут в основном электродами с фтористо-кальциевым покрытием типа Э42А и Э50А, которые обеспечивают более высокую стойкость против образования кристаллизационных трещин и повышенные пластические свойства по сравнению с электродами других типов. При газовой сварке низколегированной стали используют нормальное пламя, мощность которого выбирают из расчета 75-100 дм3/ч ацетилена при левом способе и 100-130 дм3/ч при правом способе на 1 мм толщины металла. Для повышения механических свойств металла шва его проковывают при 800-850 °С с последующей нормализацией.

При изготовлении изделий из низколегированных теплоустойчивых сталей наибольшее распространение находит ручная сварка покрытыми электродами и полуавтоматическая сварка в защитных газах. Работа конструкций при высоких температурах способствует протеканию диффузионных процессов. Поэтому для снижения интенсивности протекания этих процессов в сварном соединении стремятся максимально приблизить составы металла шва и основного. Для сварки хромомолибденовых сталей применяют электроды типа ЭМХ. Стали с малым содержанием углерода рекомендуется сваривать с предварительным подогревом до 200 °С, при большем содержании подогрев производят при 250 - 300 °С. Хромомолибденованадиевые стали сваривают электродами типа ЭХМФ с предварительным и сопутствующим подогревом до 300-350 °С и последующим высоким отпуском при 700-740 °С в течение 2 -3 ч. При сварке листовой молибденовой стали малых толщин предварительный подогрев не выполняют, а при толщинах более 6 мм требуется предварительный подогрев, температуру которого увеличивают с увеличением толщины металла. Многослойную сварку ведут способом «каскад». При сварке трубопроводов с толщиной стенки более 6 мм и содержанием углерода в металле более 0,18 % следует применять предварительный подогрев, обеспечивающий во время сварки температуру металла шва в околошовной зоне не ниже 200 °С. Стык должен завариваться без перегрева. В случае возникновения перегрева необходимо обеспечить медленное остывание и нагрев перед возобновлением сварки до 200 °С. Газовую сварку низколегированных теплоустойчивых сталей выполняют нормальным ацетилено-кислородным пламенем (расход ацетилена 100 дм3/ч на 1 мм толщины металла левым и правым способами). Металл сварочной ванны необходимо поддерживать в густом состоянии, чтобы предотвратить выгорание хрома и молибдена. Рекомендуется предварительный подогрев до 250-300 °С. Применяется одно - и многослойная сварка с наименьшим числом перерывов. После окончания сварки пламя горелки медленно отводят вверх, что способствует более полному выделению газов из расплавленного металла. Хромомолибденовые и молибденовые стали подвергают термической обработке.

К среднелегированным относятся стали, легированные одним или несколькими элементами при суммарном их содержании 2,5-10 %. Главной и общей характеристикой этих сталей являются механические свойства. Так, временное сопротивление их составляет 588-1960 МПа, что значительно превышает аналогичный показатель обычных углеродистых конструкционных сталей. При высоких прочностных свойствах среднелегированные стали после соответствующей термообработки по пластичности и вязкости не только не уступают, но в ряде случаев и превосходят малоуглеродистую сталь. При этом среднелегированные стали обладают высокой стойкостью против перехода в хрупкое состояние. Поэтому их применяют для работы в условиях ударных и знакопеременных нагрузок, низких и высоких температур, в агрессивных средах. Получение сварных соединений необходимого качества, учитывая особые физико-химические свойства среднелегированных сталей, встречает ряд специфических трудностей. Прежде всего, главным образом при сварке сталей с повышенным Содержанием углерода и легирующих элементов, является предупреждение появления холодных трещин в металле сварного соединения. Второй трудностью является предупреждение возникновения кристаллизационных трещин в металле шва. Борются с этим теми же методами, что и при сварке углеродистых сталей. Возникает также трудность в получении металла сварного соединения с равноценными или близкими механическими свойствами к основному металлу. В ряде случаев возникают серьезные затруднения в обеспечении необходимых прочностных и пластических свойств металла околошовной зоны и зоны сплавления. Для предупреждения образования холодных трещин в сварных соединениях из среднелегированных сталей следует применять стали, обладающие требуемыми механическими свойствами при возможно низком содержании углерода и легирующих элементов; регулировать сварочный термический цикл путем изменения режима сварки. Если стойкость сварного соединения против появления холодных трещин очень низкая и избежать их образования путем подбора режима сварки не удается, в отдельных случаях прибегают к регулированию термического цикла путем предварительного и сопутствующего подогрева свариваемых кромок. Стойкость сварных соединений из среднелегированных сталей против возникновения холодных трещин можно также изменять, регулируя нарастание временных сварочных напряжений при охлаждении применением сварочных проволок с возможно более низкой температурой плавления, уменьшением содержания водорода в основном металле и металле шва, термообработкой сварных соединений сразу же после окончания сварки, предварительной наплавкой кромок, а также проковкой сварных соединений и обработкой ультразвуком сразу после окончания сварки, понижением температуры сварных соединений ниже 0°С сразу после их остывания до комнатной температуры, предупреждением увлажнения сварных соединений после окончания сварки.

Большинство конструкций из среднелегированных сталей сваривают вручную низководородистыми электродами с фтористо-кальциевым покрытием на постоянном токе обратной полярности. Швы большого сечения выполняют каскадным и блочным способами. При этом обеспечивается разогрев области шва, особенно при сварке сталей большой толщины, свыше 150 "С. Для создания такого разогрева используют каскадный способ сварки при небольшой (менее 200 мм) длине его ступени. Режимы сварки выбирают в зависимости от типа стержня - при ферритном стержне они не отличаются от режимов сварки низкоуглеродистых сталей, при аустенитом - от режимов сварки аустенитных сталей. Высоколегированные стали и сплавы составляют значительную группу конструкционных материалов. К числу основных трудностей, которые возникают при сварке указанных материалов, относится обеспечение стойкости металла шва и околошовной зоны против образования трещин, коррозионной стойкости сварных соединений, получение и сохранение в процессе эксплуатации требуемых свойств сварного соединения, получение плотных швов. При сварке высоколегированных сталей могут возникать горячие и холодные трещины в шве и околошовной зоне. С кристаллизационными трещинами борются путем создания в металле шва двухфазной структуры, ограничения в нем содержания вредных примесей и легирования вольфрамом, молибденом и марганцем, применения фтористо-кальциевых электродных покрытий и фторидных сварочных флюсов, использования различны технологических приемов. Присутствие бора может привести к образованию холодных трещин в швах и околошовной зоне. Предотвращение их появления достигается предварительным и сопутствующим подогревом сварного соединения свыше 250 - 300 °С. С помощью технологических приемов можно также предотвратить кристаллизационные трещины. В ряде случаев это достигается увеличением коэффициента формы шва, увеличением зазора до 1,5 - 2 мм при сварке тавровых соединений. Предварительный и сопутствующий подогрев не оказывает заметного влияния на стойкость против образования кристаллизационных трещин. Большое влияние оказывает режим сварки. Применение электродной проволоки диаметром 1,2 2 мм на умеренных режимах при минимально возможных значениях погонной энергии создает условия для предотвращения появления трещин. Предпочтение следует отдавать сварочным материалам повышенной чистоты. При сварке аустенитных сталей проплавление основного металла должно быть минимальным. Горячие трещины образуются ри сварке стали с повышенным содержанием серы, фосфора, кремния, марганца в сочетании с медью, ниобием и легкоплавкими примесями. С околошовными горячими трещинами борются созданием в околошовной зоне двухфазной структуры, уменьшением содержания в стали серы и фосфора, применением чистых сварочных материалов и мелкозернистых сталей и сплавов.

Обладая высокой коррозионной стойкостью, аустенитная и хромистые стали подвержены опасному виду коррозионного разрушения - межкристаллитной коррозии. Для предотвращения межкристаллитной коррозии при сварке высоколегированных сталей рекомендуется снижать содержание углерода в основном металле и металле шва до 0,02-0,03 %; легировать основной металл и металл шва титаном, ниобием, танталом, ванадием, цирконием; применять стабилизирующий отжиг в течение 2-3 ч при 850 - 900°С с охлаждением на воздухе; дополнительно легировать металл шва хромом, кремнием, молибденом, ванадием, вольфрамом, алюминием; закалять стали (стали типа 18-8 при 1050 - 1100°С). При сварке жаростойких сталей нужно стремиться приблизить состав металла шва к составу основного металла. Азот хорошо растворяется в высоколегированных сталях, поэтому пор в сварных швах не вызывает. При сварке в аргоне некоторых аустенитных сталей наблюдается образование пор по границе сплавления. Добавка к аргону 2-5 % кислорода предупреждает появление пор. В остальном требования к предотвращению пор такие же, как и при сварке обычных углеродистых сталей.

Технология сварки высоколегированных сталей за некоторыми исключениями не отличается от технологии сварки углеродистых конструктивных сталей. Из-за пониженной теплопроводности и высокого коэффициента линейного расширения во избежание коробления необходимо выбирать режимы сварки, обеспечивающие минимальную концентрацию нагрева. Сварку аустенитных сталей выполняют укороченными электродами для снижения коэффициента наплавки. Для получения заданной глубины провара силу тока снижают на 10-15 % по сравнению со сваркой углеродистой стали. Для уменьшения угара легирующих элементов сварку ведут короткой дугой без колебаний конца электрода. При сварке коррозионностойких сталей не допускается возбуждение дуги на основном металле, попадание брызг металла на основной металл. Складки на поверхности шва, углубления между чешуйками, щели или непровары в корне шва при воздействии агрессивной среды могут явиться очагами коррозии. Лучшей коррозионной стойкостью обладают гладкие швы с плавным переходом к основному металлу. Поэтому очистка швов пневматическим зубилом или другими способами, при которых образуются вмятины и забоины, не рекомендуется.

При изготовлении конструкций из высоколегированных сталей применяют все виды сварки плавлением. Ручную сварку покрытыми электродами выполняют за некоторым исключением, как сварку обычных конструкционных сталей. Сварку производят на постоянном токе обратной полярности в основном электродами с фтористо-кальциевым покрытием короткой дугой без поперечных колебаний конца электрода. Сварку выполняют электродами меньшей длины по сравнению с обычными и на небольших токах. Перед сваркой электроды прокаливают при 250-400 °С в течение 1 -1,5 ч. Силу тока для аустенитных электродов берут из расчета 25-30 А на 1 мм диаметра электрода. При сварке в вертикальном или потолочном положении силу тока уменьшают на 10-30 % по сравнению со сваркой в нижнем положении. Сварка в аргоне или гелии характеризуется стабильностью дуги, высоким качеством сварных швов, которое обеспечивается хорошей защитой зоны сварки от воздуха. Сварку вольфрамовым электродом ведут на постоянном токе прямой полярности. При сварке сталей с высоким содержанием алюминия рекомендуется переменный ток, способствующий разрушению оксидной пленки. Конец присадочной проволоки должен все время находиться в струе защитного газа. Как правило, аустенитные стали сваривают плазменной сваркой.

При газовой сварке хромистых сталей применяют нормальное пламя. Сварку ведут пламенем пониженной мощности из расчета 70 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла. Для предохранения выгорания хрома и для удаления из сварочной ванны его окислов применяют специальные флюсы. Стали толщиной до 3 мм сваривают левым способом, толщиной более 3 мм - правым способом. С целью уменьшения коробления выполняют предварительный подогрев до 150-250 °С. Сварку ведут в один слой с максимально допустимой скоростью, без перерывов и повторного нагрева одного и того же места. Хромоникелевые аустенитные стали толщиной до 3 мм сваривают газовой сваркой. Сварку осуществляют строго нормальным пламенем с максимальной скоростью. Сварку ведут левым и правым способами, длинные швы - обратноступенчатым способом. Для удаления окислов применяют флюс НЖ-8, а для улучшения механических свойств, предупреждения межкристаллитной коррозии и деформаций термическую обработку с нагревом до 1050- 1100 °С с последующим охлаждением в воде.

Одним из путей экономии дорогостоящих высоколегированных сталей является применение комбинированных конструкций, изготовленных из нескольких сталей. Сварка высоколегированных сталей со средне - или низколегированными и обычными углеродистыми сталями явилась настолько трудной задачей, что составила целую проблему, известную как проблема сварки разнородных сталей. При сварке разнородных сталей в шве часто появляются трещины, в зоне сплавления может происходить изменение структуры с образованием прослоек, существенно отличающихся от структуры свариваемых металлов. Сварка разнородных сталей затруднена еще тем, что в подавляющем большинстве случаев они отличаются друг от друга коэффициентом линейного расширения. Основным путем решения вопроса сварки разнородных сталей является использование сварочных материалов, способствующих получению аустенитного металла шва с высоким содержанием никеля, который обеспечивает стабильную зону сплавления. Содержание никеля в металле шва зависит от температуры его эксплуатации. Для экономии никеля сварные соединения разнородных сталей делят на четыре группы: I работающие при температурах до 350 °С, II - 350 -450 °С, III - 450 - 550 °С и IV - выше 550 °С. Ручную сварку разнородных сталей первой группы можно производить существующими электродами. Не следует пользоваться электродами типа ЭА-1. Для соединений II-IV групп рекомендуются электроды АНЖР-1, АНЖР-2 и АНЖР-3. В остальном технология сварки разнородных сталей такая же, как и сварки других сталей.

Сварка легированных сталей средней (<7в=900- 1300 МПа) и высокой (<тв = 1500-2000 МПа) прочности затруднена вследствие склонности этих сталей к образованию закалочных структур. Для обеспечения требуемого качества сварных соединений придерживаются следующей технологии: в деталях из высокопрочной легированной стали должны быть конструктивно предусмотрены плавные переходы при примыкании элементов и изменении сечений, плавные закругления угловых соединений и другие конструктивные формы, устраняющие концентрацию напряжений; сборку элементов, как правило, рекомендуется производить в сборочных приспособлениях, обеспечивающих свободную усадку швов и сохранение при этом размеров конструкций; сварные швы выполняют двумя способами: с предварительным и сопутствующим подогревом, если к сварному соединению предъявляются требования прочности, равной или близкой прочности основного металла. Листовые конструкции толщиной 3 мм и менее сваривают без подогрева, при большей толщине назначают подогрев. Для сталей марок ЗОХГСА, 25ХГСА и др. температура подогрева 200-300 °С. Сварку ведут покрытыми электродами, содержащими в металле стержней пониженный процент углерода и обеспечивающими высокие механические свойства шва за счет его легирования. Электроды применяют с покрытием основного типа.

Тип электрода назначают в зависимости от марки стали: 385 (марки УОНИИ-13/85), Э100 (марки ВИ-10-6), 125 (марки НИАТ-ЗМ) и др. Чтобы избежать перегрева, применяют малую погонную энергию (пониженное тепло-вложение). После сварки соединение подвергают термообработке - высокому отпуску. Стали высокопрочные с повышенным содержанием углерода 30Х2ГСНВМ, 23Х2НВФА, ЗОХГСНА и др. при толщине металла не более 4-5 мм сваривают в аргоне вольфрамовым электродом. Для лучшего формирования стыковою шва первый слой сваривают в потолочном положении с защитой верхней стороны шва газом. Целесообразна аргонодуговая сварка импульсной дугой. Термообработка после сварки обязательна. При сварке сталей с повышенным содержанием углерода или с большим числом швов на узлах, ребрах и т. п. рекомендуется применять промежуточный отпуск или локальную термообработку (индуктором газовым пламенем и т. п.) вдоль сварного соединения в процессе сварки; без предварительного и сопутствующего подогрева, если к сварному соединению не предъявляются требования прочности, близкой к прочности основного металла. В этом случае сварку швов выполняют электродами, обеспечивающими получение аустенитного металла шва с <7в = 500-600 МПа. Применяют электроды марки НИАТ-5 (типа Э-11Х15Н25М6АГ2) и др. В этом случае последующую термообработку не производят.

Высоколегированные стали и сплавы, как правило, обладают увеличенным до 1,5 раза коэффициентом линейного расширения при нагревании и пониженным в 1,5-2 раза коэффициентом теплопроводности по сравнению с низкоуглеродистыми сталями.

Большинство этих сталей склонно к образованию горячих или холодных трещин при сварке, что усложняет процесс обеспечения качества сварных соединений с требуемыми свойствами. При дуговой сварке высоколегированных сталей следует предохранять поверхности металла от попадания на него брызг металла и шлака, так как они, повреждая поверхность, могут быть причиной коррозии или концентрации напряжений, ослабляющих конструкцию. Для предохранения от приваривания брызг на поверхность металла, прилегающую к шву, наносят защитное покрытие (кремнийорганический лак, грунт ВЛ-02, ВЛ-023 и др.).

Высокохромистые мартенситные стали (20X13, 14Х17Н2 и др.), мартенситно-ферритные (12X13, 14Х12Н2МФ и др.)-это закаливающиеся стали, склонные к образованию холодных трещин. В меньшей степени к ним относятся стали ферритного класса (12X17, 08Х17Т, 08Х18Т1 и др.). Для предотвращения трещинообразования применяют предварительный или сопутствующий подогрев, особенно необходимый с увеличением содержания в стали углерода и ее толщины. После сварки мартенситные, мартенситно-ферритные, а иногда и ферритные стали подвергают высокому отпуску при температуре 680-720°С, а жаропрочные (20X13, 12X13 и др.) - при температуре 730-750°С. Отпуск улучшает структуру, механические свойства и коррозионную стойкость.

Следует учитывать, что коррозионная стойкость сталей, не содержащих титана или ниобия, при нагревании более 500°С постепенно падает, поэтому в сталь вводят эти элементы и дополнительно легируют молибденом, ванадием и другими добавками, например мартенситная сталь 18X1ШНФБ; мартенситно-ферритная 18Х12ВМБФР; ферритная 15Х25Т и др. Для сварки мартенситных, мартенситно-ферритных и ферритных сталей применяют электроды, стержни и покрытия которых обеспечивают получение наплавленного металла, близкого по химическому составу к основному металлу, например мартенситную сталь марки 15X11 ВМФ сваривают электродами Э12Х11НВМФ марки КТИ-10; мартенситно-ферритную сталь марки 12X13 -электродами Э12Х13 марки УОНИИ-13/ШЗ и т. д. Если конструкции из стали этого класса работают на статическую нагрузку и к швам не предъявляются требования высокой прочности, сварку можно выполнить аустенитными или аустенитно-ферритными электродами, например ферритную сталь 15Х25Т сваривают электродами Э02Х20Н14Г2М2 марки ОЗЛ-20, при этом отпуск после сварки можно не проводить.

Для сварки используют режим с малой погонной энергией для предотвращения роста зерна и охрупчивания зоны термического влияния.

В покрытии электродов, применяемых для сварки высокохромистых сталей, не должно быть газообразующих органических соединений, а газовая защита должна осуществляться за счет диссоциации карбонатов и выделяемой при этом СО (окиси углерода). Как и при сварке среднелегированных сталей, требования к качеству сборки и очистки металла перед сваркой остаются такими же и еще более ужесточаются.

Высокохромистые стали рассмотренных классов свариваются также в среде аргона вольфрамовым электродом. Этим способом рекомендуется соединять детали толщиной до 5-6 мм с подогревом, последующая термообработка не требуется. Целесообразно сваривать вольфрамовым электродом корневые швы более толстой стали, что обеспечивает хорошее формирование обратного валика, остальные слои шва выполняют электродуговой ручной сваркой или другим способом.

К высоколегированным хромоникелевым сталям относятся стали аустенитного, аустенитно-мартенситового и аустенитно-ферритного классов. Высоколегированные аустенитные сплавы на железоникелевой или никелевой основе являются устойчиво аустенитными и не меняют структуры при нагревании и охлаждении на воздухе. Эти стали и сплавы широко применяются в различных конструкциях, работающих в тяжелых условиях высоких и низких температур. Жаропрочные стали, легированные элементами-упрочнителями - вольфрамом и молибденом, способны длительно выдерживать большие нагрузки в условиях высоких температур. Жаростойкие стали устойчивы против химического разрушения поверхности в газовых агрессивных средах при температурах 1100-1150°С. Эти стали и сплавы содержат мало вредных примесей, поэтому основными задачами при сварке являются хорошая защита расплавленного металла от воздуха и применение электродов со стержнем аустенитной структуры и покрытием основного типа.

Аустенитные хромоникелевые стали особенно чувствительны к увеличению углерода и серы, а также других элементов, образующих легкоплавкие эвтектики.

Для борьбы с горячими трещинами стремятся уменьшить содержание в стали и наплавленном металле С, S, Си и других элементов или подавить их другими добавками, связывающими S, как, например, Мп, а также уменьшить влияние термических напряжений путем применения благоприятных режимов сварки и предварительного и сопутствующего подогрева. Хромомарганцевые стали 15Х17АГ14 и хромони-кельмарганцевые стали 12Х17Г2АН4 менее склонны к образованию горячих трещин, чем хромоникелевые.

В хромоникелевых сталях может развиваться межкристаллитная коррозия при замедленном охлаждении в интервале 500-800 °С в связи с тем, что по границам зерен происходит выделение карбидов хрома (Сг4С) за счет обеднения хромом участков, прилегающих к границам зерен. В результате этого содержание Сг в приграничных участках падает ниже 12%, что под действием агрессивных сред приводит к коррозии. Так как аустенит представляет собой твердый раствор Cr, Ni, Мп, С и других элементов в железе, а растворимость С в Fe не превышает 0,02-0,03 %, то в интервале указанных температур лишний углерод выделяется из твердого раствора и образует карбид хрома. Чем больше в стали углерода, тем больше ее склонность к межкристаллитной коррозии; увеличение процента хрома тормозит этот процесс.

Ферритная составляющая в аустенитно-ферритной стали должна быть в пределах 3-5 % феррита, Для предупреждения межкристаллитной коррозии, кроме того, необходимо применять сварку на низких режимах (на уменьшенных токах, малой погонной энергии и электродами диаметром не более 4-5 мм), особенно для многослойных швов.

Одним из дефектов аустенитно-мартенситных и аустенитно-ферритных сталей является склонность их при сварке к перегреву и охрупчиванию зоны влияния. Это вызывается ростом зерна в связи с перегревом ферритной фазы, образующейся вблизи зоны сплавления. Охрупчиванию способствует также превращение обогащенного углеродом аустенита (при высокой температуре аустенит переобогащается углеродом) в мартенсит с охлаждением шва. Снижение аустенитной фазы ниже 20 % повышает склонность их к межкристаллитной коррозии. Для предупреждения этого дефекта стремятся снизить содержание углерода в швах. Иногда назначают полную термообработку для восстановления коррозионных свойств.

Сварка аустенитных сталей не вызывает особых затруднений. Надо иметь в виду, что в сварных соединениях аустенитно-ферритных и аустенитно-мартенситных сталей возможно выделение водорода по границам зерен. Для предупреждения этого сварное соединение подвергают отпуску в течение 1-2 ч при температуре 150 °С.

Высокоуглеродистые аустенитные стали хорошо свариваются в атмосфере аргона с применением присадочной проволоки того же состава, что и основной металл, но с меньшим содержанием углерода; сварка рекомендуется для стали толщиной до 5-7 мм.

6.

В современной технике объем применения цветных металлов и сплавов на их основе непрерывно растет. В связи с бурным развитием авиастроения, ракетной и атомной техники, химической промышленности в качестве конструкционных материалов в настоящее время стали применять такие металлы (и сплавы на их основе), как титан, цирконий, никель, молибден и даже ниобий, гафний и др. В сварных конструкциях значительно расширился ассортимент сплавов на основе алюминия, магния, титана.
Области применения отдельных цветных металлов и сплавов на их основе весьма разнообразны.
Медь и ее сплавы широко используют в химическом машиностроении, для изготовления трубопроводов самого различного назначения, емкостей, различных сосудов в криогенной технике и т. п.
Алюминий и его сплавы применяют для изготовления различных емкостей в химической и пищевой промышленности. Сплавы на основе алюминия широко применяют для самолетов, ракет, судов, в строительстве и т. п. в связи с их сравнительно высокой прочностью при малой плотности, высокой коррозионной стойкостью в некоторых агрессивных средах и высокими механическими свойствами при низких температурах.
Сплавы титана получают все более широкое применение в качестве конструкционного материала в самолетостроении, для изготовления ракет, емкостей в химическом машиностроении, судостроении и в атомной энергетике.
Тантал, ниобий, гафний, цирконий используют в химическом машиностроении и атомной энергетике, молибден - в высокотемпературных камерах горения, в ракетной технике и т. д. Цветные металлы и сплавы на их основе имеют ряд общих и специфических особенностей, связанных с их свойствами, которые осложняют и затрудняют процесс сварки плавлением.

Особенности цветных металлов
1. Большое сродство указанных металлов к кислороду. Так, по убывающей степени сродства к кислороду (при Т - 1600 град. С) металлы располагаются в ряд: Al, Zr, Ti, Mo, W, Ni, Сu и т. д. Из этого ряда видно, что это такие элементы (алюминий, цирконий, титан), которые в обычной металлургии и сварочной практике используют в качестве раскислителей.
2. Как правило, эти металлы образуют систему окислов, более тугоплавких, чем сам металл, что приводит к засорению металла шва этими окислами. В некоторых случаях окислы имеют более низкую температуру плавления, и возникает опасность образования легкоплавких эвтектик, приводящих к кристаллизационным трещинам.
3. Некоторые металлы (медь, магний, алюминий) обладают сравнительно высокими теплопроводностью и удельной теплоемкостью, что способствует быстрому охлаждению места сварки, требует применения более мощных источников теплоты при сварке, а в ряде случаев предварительного подогрева детали.
4. Для некоторых сплавов цветных металлов велика разница между температурами плавления и кипения отдельных компонентов по сравнению с температурой плавления сплава. Так, например, при температуре плавления цинка 419 град. С и олова 232 град. С латунь и бронза имеют температуру плавления 800-950 град. С. Возникает опасность испарения легкоплавких компонентов.
5. Для некоторых металлов (медь, алюминий, магний) и их сплавов наблюдается довольно резкое снижение механических свойств при нагреве, в результате чего в этом интервале температур металл легко разрушается от ударов, либо сварочная ванна даже проваливается под действием собственного веса (алюминий, бронза).
6. Все цветные сплавы при нагреве в значительно больших объемах, чем черные металлы, растворяют газы окружающей атмосферы и химически взаимодействуют со всеми газами, кроме инертных. Особенно активные в этом смысле более тугоплавкие и химически более активные металлы: титан, цирконий, ниобий, тантал, молибден. Эту группу металлов часто выделяют в группу тугоплавких, химически активных металлов.
В результате взаимодействия металлов с кислородом, азотом, водородом свойства их могут очень резко ухудшаться. Все отмеченные особенности цветных металлов должны быть учтены при разработке технологии их сварки. Возможности варьирования способов сварки плавлением для цветных металлов различны и зависят в первую очередь от особенностей физико-химических свойств металла.

Медь, никель, алюминий, магний и сплавы на их основе успешно сваривают дуговой сваркой толстопокрытыми электродами, угольным и металлическим электродом с применением флюса, в.среде инертных защитных газов с использованием неплавящегося (вольфрамового) и плавящегося электрода, а алюминий - еще и электрошлаковой сваркой. Для этих металлов выбор способа сварки I определяется возможностями завода - наличием соответствующего оборудования, сварочных материалов, квалифицированных сварщиков и технологов, а также технической и экономической целесообразностью. Наиболее эффективный способ сварки, находящий самое широкое применение, - аргонодуговая сварка неплавящимся и плавящимся электродом с использованием стандартного оборудования и приспособлений.
Для группы тугоплавких, химически активных металлов пригодные методы сварки резко ограничены необходимостью очень тщательной защиты зоны сварки от вредного действия окружающего воздуха. В этом случае применяют дуговую сварку в инертных газах с дополнительной защитой зоны сварки с помощью развитой системы насадок, укрепляемых на горелке, и защитой обратной стороны шва, либо используют камеры с контролируемой атмосферой. Достаточно эффективна электронно-лучевая сварка в вакууме.
При использовании дополнительных насадок инертный газ должен защищать не только дугу и расплавленный металл, но и твердый нерасплавляющийся основной металл и закристаллизовавшийся металл шва. Например, титан и цирконий, нагретые до температур выше 400-500 град. С, способны к поглощению больших объемов активных газов из окружающей среды. Для ниобия и тантала опасная зона еще ниже (200-300 град. С). Защита обратной стороны шва может быть осуществлена через неподвижную подкладку, укрепляемую на свариваемом изделии, либо подвижную, перемещаемую вспомогательным рабочим.