Сварка разнородных сталей

Одним из путей экономии высоколегированных сталей является изготовление установок, машин и механизмов комбинированными. Такое изготовление вполне возможно, так как во многих случаях, в условиях требующих специальных сталей, работает не вся конструкция, а лишь отдельные ее узлы и детали. Остальная часть конструкции находится в обычных условиях и может быть изготовлена из среднелегированной, низколегированной и даже обычной углеродистой стали.

Основные трудности, встречающиеся при сварке разнородных сталей:

• В процессе изготовления сварного соединения из разнородных сталей или при его эксплуатации в шве часто образуются трещины, которые проходят по его середине или у границы сплавления.
• В зоне сплавления может происходить изменение структуры и образование прослоек, существенно отличающихся от структуры сплавляемых металлов.

К дополнительным факторам относятся:

• изменение состава шва в участках, примыкающих к основному металлу;
• образование в зоне сплавления разнородных сталей малопрочных и непластичных кристаллизационных и деформационных прослоек переменного состава;
• наличие остаточных сварочных напряжений в сталях разного структурного класса.

Эти напряжения в большинстве случаев не могут быть сняты термообработкой ввиду различных оптимальных условий термообработки сталей различного типа и различия величин коэффициентов линейного расширения. При многослойной сварке разнородных сталей может наблюдаться химическая неоднородность по сечению металла шва. В результате несовершенства перемешивания наплавляемого металла с основным у границы сплавления со стороны шва возникают прослойки переменного состава. Протяженность этих прослоек составляет 0,2–0,6 мм.

При соединении сталей одного структурного класса и перлитных сталей с хромистыми (12% Cr) свойства этих прослоек в большинстве случаев имеют промежуточное значение между свойствами основного металла и металла шва (если шов выполнен электродами, обеспечивающими получение наплавленного металла того же структурного класса, что и основной металл). Наличие подобных прослоек обычно не оказывает заметного влияния на работоспособность соединения.

Существенное влияние на строение зоны сплавления и свойства сварного соединения оказывает развитие в ней переходных прослоек, обусловленных диффузией углерода из нелегированного металла в металл, содержащий в большом количестве энергичные карбидообразующие элементы. Такие диффузионные прослойки возникают при сварке разнородных перлитных сталей и особенно в соединениях перлитных с высоколегированными мартенситными, ферритными и аустенитными сталями.

В исходном состоянии (после сварки) размеры этих прослоек невелики. Наибольшего развития они достигают при нагреве до температуры 800ºС и выдержке при этой температуре за счет диффузии углерода. Интенсивность диффузионных процессов зависит от стойкости карбидов.