книги / Сварка и свариваемые материалы. Свариваемость материалов
.pdfРис. 8.2. Номограмма для определения режимов сварки и предварительного подогрева
сталей |
с содержанием |
Сэкв<0,6 %, |
где Сэкв e C+Ni/l5+Mo/4+(Cr+V)/o+Cu/13+P/2 г |
||
|
|
+0,0024s (s — толщина проката, мм) [3) |
|
||
/ — при |
сварке корня |
шва; 2 — при |
сварке |
заполняющих швов; кривая |
А отражает |
условие |
необходимости |
применения подогрева, |
а прямая Б — температуру |
нижней гра |
|
|
|
ницы интервала подогрева |
|
8.5. Технология сварки и свойства сварных соединений
Технология сварки низколегированных сталей должна проек тироваться с учетом того обстоятельства, что при уменьшении погонной энергии и увеличении интенсивности охлаждения в металле шва и зоны термического влияния возрастает веро ятность расцада аустенита с образованием закалочных струк тур. При этом будет отмечаться снижение сопротивляемости сварных соединений образованию холодных трещин и хруп кому разрушению. При повышенных погонных энергиях наблю дается рост зерна аустенита и образуется грубозернистая фер рито-перлитная структура видманштеттового типа с понижен ной ударной вязкостью.
8.5.1. Ручн^я cgap*0
Технология пучИ0^ дУгов°й сварки низколегированных сталей практическц" отличается от соответствующей технологии
сварки низн0у^ородистых сталейСварку ниак^дегированных сталев осуществляют электро
дами типа ^46А и 350А с фтористо-кальциевым покрытием, ко торые позволЯют достигать более высокую стойкость против образование к-)йС'Галлизадионных трещин и повышенную пла стичность пп спдв^ению с электродами других типов. Для ста
лей марок 09Г2 0 9 Г2 С, 16ГС, 17ГС, |
10Г2, 10Г2С1 рекомендуют |
|
применять алектроДЫ у о н и |
13/55, |
К-5А, АНО-11 (тип Э50А). |
Для сварки к0льдевых швов трубопроводов, работающих |
||
при температурах до — |
°С> например из стали 09Г2С, при |
меняют электроды ВСН-3 (тип Э50АФ) с фтористо-кальциевым покрытием.
8.5.2. Сварка под Флюсом
Технология сварки под флюсом низколегированных сталей
практически така* же> ка1< и для низкоуглеродистых сталей. В качестве флюсов ПРИ однодуговой сварке применяют флюсы марок АН-348А И ОСЦ-45, а при многодуговой на повышенной
скорости — АН-60.
Для сталей маР0К 16ГС, 09Г2С, 10Г2С1 при эксплуатации не ниже —40 °С рекомендуется использовать сварочные про волоки Св-08ГА, Св-ЮГА, а при температурах эксплуатации до —70 °С (сталь 09Г2С в нормализованном состоянии) — сва рочные проволоки Св-ЮНМА, Св-ЮНЮ, Св-08МХ с целью обеспечения достаточного уровня ударной вязкости.
8.5.3. Электрошлаковая сварка
Электрошлаковая сварка по общепринятой технологии сталей толщиной свыше 30 мм осуществляется, как правило, с после дующей или сопутствующей нормализацией с целью повышения ударной вязкости металла шва и ЗТВ до регламентируемого
уровня. |
Сварку сталей 16ГС, 09Г2С, |
14Г2 осуществляют |
||
с применением флюса АН-8 и сварочных |
проволок |
Св-08ГС, |
||
Св-10Г2. |
Режимы |
термообработки аналогичны |
указанным |
|
в гл. 7 для низкоуглеродистых сталей. |
|
|
||
Сварка с регулированием термических циклов. Для кольце |
||||
вых швов аппаратов |
газонефтехимических |
производств с тол |
щиной стенки до 100 мм при температуре эксплуатации не ниже —40 °С (сталь 16ГС) и не ниже —55 °С (сталь 09Г2С) в соответствии с ОСТ 291—81 допускается применять электрошлаковую сварку с регулированием термических циклов в
сочетании с последующим отпуском (4]. При этом удается не только обеспечить равнопрочность, но и достаточно высокий уровень сопротивления сварных соединений хрупкому разруше нию без применения последующей высокотемпературной тер мообработки.
Например, значения KCU~*° металла шва и околошовного участка составляют от 0,6 до 0,7 МДж/м2, а основного ме талла— стали 16ГС толщиной 60 мм — 0,8 МДж/м2.
Соответствующие данные для сварных соединений стали 09Г2С толщиной 60 мм при температуре испытаний —60 °С равны 0,66 и 0,75 МДж/м2, а для основного металла 0,58 МДж/м2.
По уровню параметров трещиностойкости металл шва и зоны термического влияния не уступают основному металлу — норма
лизованной стали 09Г2С, |
имеющей следующие показатели: |
<хв = 550 МПа; сгт=.370 МПа; |
67,5 МПа-м'^2; С=6,32х 10~14; |
я = 3,82; dl/dN при A/Cic=/Cic/1,5 составляет 0,68-10- 3 мм/цикл. Увеличение интенсивности охлаждения при электрошлаковой сварке с регулированием термических циклов предотвращает образование структурно-свободного феррита при у “*■«-превра щении. Отмеченное препятствует протеканию коррозионных процессов, а уменьшение размеров карбидных частиц, играю щих роль коллекторов водорода, тормозит катодную реакцию при эксплуатации сварных соединений в коррозионно-активных
средах.
Особенностью термоупрочненных сталей является их склон ность к разупрочнению при сварке.
Применение сопутствующего охлаждения позволяет обеспе чить равнопрочность сварных соединений с основным термоуп рочненным металлом и повысить их сопротивление хрупкому разрушению. Например, при механизированной дуговой сварке под флюсом по общепринятой технологии коэффициент прочно сти сварных соединений сталей 14ГН, 16ГС, 09Г2С толщиной 12 мм составил 0,75—0,77, а при сварке с сопутствующим ох лаждением — не менее 0,98. Значения критических температур перехода в хрупкое состояние металла околошовного участка сварных соединений при переходе от общепринятой технологии к технологии сварки с сопутствующим охлаждением снизились на 40—50 °С и достигли уровня Ткр основного термоупрочнен ного металла.
При переходе от общепринятой технологии электрошлаковой сварки к технологии электрошлаковой сварки с регулирова нием термических циклов термоупрочненной стали 09Г2С (сва рочная проволока Св-10НМ, флюс АН-8, последующий отпуск
при |
640 °С) |
коэффициент прочности |
сварных соединений |
по |
вышается с 0,89 до 0,99, значения KCU~40 металла шва — с 0,12 |
||||
до |
0,72, а |
металла околошовного |
участка — с 0,08 |
до |
0,42 МДж/м2. |
|
|
|
Г л а в а 9. М ИкР0ЛБГИР0ВАННЫЕ СТАЛИ (Хакимов А. Н.)
9.1. Назначение сталей
Широкое применен#6 ПРИ изготовлении конструкций ответственного назназначения — таких, как С0СУДЫ высокого давления, танкеры, суда, ледоколы, береговые и морекИе нефтегазовые сооружения, находят микролегированные стали. Наряду с экономией легирующих элементов при их использова нии особенно в термо- и термомеханически обработанном состояниях обес печиваются высокая прочность и сопротивляемость хрупкому разрушению металла.
9.2. Состав сталей
В микролегированных сталях содержание углерода, как правило, не пре
вышает |
0,20 %. |
Микролегирующие элементы, |
входящие |
в |
состав |
сталей, |
||
находятся в |
следующих |
пределах, |
%: |
А1<0,06; |
Сг<0,25; |
Zr<0,15; |
||
V <0,15; |
Ti 0,1—0,2; N b<0,06; M o<0,20; B < 0,05 . |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
ТАБЛИЦА 9.1 |
|
|
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
|
||||||
|
|
МИКРОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ |
|
|
|
|||
|
|
|
Содержание химических элементов, |
% |
|
|||
Сталь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
Si |
Мп |
V |
|
|
N |
14Г2АФ |
|
0,12—0,18 |
0,3—0,6 |
1,2— 1,6 0 ,06 -0,15 |
0,010—0,025 |
|||
16Г2АФ |
|
0,14—0,20 |
0,4—0,7 |
1.3— |
1,70,08—0,18 |
0,015—0,030 |
||
18Г2АФ |
|
0,16—0,23 |
0 ,4 -0 ,7 |
1.4— |
1,80,15—0,20 |
0,020—0,040 |
||
09Г2ФБ |
|
< 0 ,1 0 |
< 0 ,7 |
< 1 ,7 |
0,04—0,08 |
0,015 |
||
10Г2ФР |
|
< 0 ,1 2 |
0,4—0,7 |
1.3— |
1,70,07—0,12 |
|
|
|
12Г2СМФ |
0,09—0,15 |
0,4—0,7 |
1.3— |
1,70,07—0,15 |
|
|
||
12ГН2МФАЮ |
0,09—0,16 |
0,4—0,7 |
1.3— |
1,70,05—0,10 |
|
|
Содержание
|
химических |
Сталь |
элементов, % |
|
|
|
другие |
14Г2АФ |
_ |
16Г2АФ |
|
18Г2АФ |
_ |
09Г2ФБ |
0,05 |
10Г2ФР |
0,004В |
121*2СМФ |
0,25Мо |
12ГН2МФА |
0,1А |
2 Ь |
со <>, |
400
450
500
460
420
600
600
Продолжение табл. 9.1
Механические свойства (не менее)
°в |
КС и - <0, |
МПа |
МДж/м2 |
550 |
0,4 |
600 |
0,4 |
650 |
0,3 |
560 |
0,6 |
600 |
0,4 |
700 |
0,3 |
700 |
0,3 |
Суммарное содержание Zr и Ti не превышает 0,2% , a Nb, Ti и W ~ 0,16 %. В качестве микролегирующих элементов используют редкоземельные (Се, La, Y), а также N.
Микролегирующие элементы вводят в состав стали как в процессе ее выплавки, так и в ходе внепечной обработки. Они могут присутствовать в металле в составе включений вторых фаз или непосредственно в матрице. Например, в сталях, микролегированных V и Nb (иногда дополнительно А1 и Ti) в сочетании с повышенным до 0,03 % содержанием N, образуются дисперсные карбонитридные фазы, существенно повышающие их прочность.
Для повышения ударной вязкости и снижения анизотропии свойств ог раничивают содержание S в составе стали до 0,005—0,012 %.
Химический состав ряда марок микролегированных сталей приведен в табл. 9.1. Аналогами этих марок сталей в зарубежной практике являются стали типов Х55—Х80.
Известно, что С |
относительно |
слабо влияет на предел текучести сталей |
с феррито-перлитной |
структурой. |
Однако с увеличением содержания С |
в составе стали существенно снижаются вязкопластические свойства и ухуд шается свариваемость. Поэтому в последние годы получают распростране ние малоперлитные стали с ограниченным содержанием С (до* 0,12 %). Для компенсации понижения прочности их легируют марганцем до 1,7 % микролегируют V, Сг, Мо. К отечественным малоперлитным сталям относятся стали марок 07Г2ФБ, 08Г2СФБ, 09Г2ФБ.
Из микролегированных сталей с бейнитной структурой нашли примене ние марки 12Г2СМФ и 12ГН2МФАЮ.
9.3. Термообработка и свойства сталей
9.3.1. Термомеханическая обработка
Различают два вида термомеханической обработки — низкотемпературную (НТМО) и высокотемпературную (ВТМО) [1].
НТМО включает пластическое деформирование аустенита в области его повышенной устойчивости, но ниже температуры рекристаллизации, и после дующую закалку. Этот процесс называется аусформингом. Существенное повышение прочности стали после такой обработки связано с эффектом на
следования |
мартенситом дислокационной |
структуры аустенита, закрепляе |
|
мой атомами углерода и карбидными выделениями. |
|
||
ВТМО |
имеет преимущество перед |
НТМО, |
заключающееся в воз |
можности обеспечения как высокой прочности, так и повышенного сопро тивления. стали хрупкому разрушению. Причем по уровню пластичности при одинаковой прочности низколегированная сталь после ВТМО превос ходит обычную термоупрочненную сталь. При ВТМО сталь подвергают пластическому деформированию до начала процесса у-их-превращения для обеспечения развитой полигональной структуры и осуществляют закалку для получения мелкореечного пакетного мартенсита.
В зависимости от степени легирования стали и толщины проката ВТМО можно осуществить также с интенсивностью охлаждения, обеспечивающей получение в прокате мелкозернистой бейнитной структуры.
Отличительной особенностью другой разновидности ТМО — изоформинга является аустенитизация стали, охлаждение ее до интервала температур перлитного превращения и пластическое деформирование в этом интервале температур со степенью обжатия до 70 %. В результате обеспечивается по лучение в стали мелкодисперсной феррито-перлитной структуры. При этом наряду с высокой прочностью достигается увеличение (иногда на порядок) характеристик сопротивления хрупкому разрушению стали.
Контролируемая прокатка (КП) низколегированной стали — это ее вы сокотемпературная обработка,, отличающаяся тем, что режимы нагрева под
обработку давлением и пластического деформирования заготовки выбирают такими, чтобы получить в ней высокодисперсные рекристаллизованные зерна аустенита. При дальнейшем охлаждении металла из аустенитного со стояния образуются многочисленные зародыши a -фазы, а дисперсные кар биды препятствуют росту ферритных кристаллов. Ферритные зерна полигонизуются и упрочняются в результате выделения сверхмелких карбонитридов.
Таким образом, в сталях, применяемых в ТМО состоянии, карбо- и нитридообразующие элементы играют существенную роль в их упрочнении.
9.3.2. Термообработка из межкритического интервала температур
Одним из Методом термообработки микролегированных сталей, обеспечива ющих повышение их прочности и пластичности, является термообработка из межкритического интервала температур. В результате проведения такой термообработки получают так называемые двухфазные феррито-мартенсит ные стали. В действительности структура таких сталей более разнообразна и включает в себя также бейнит, остаточный аустенит и феррит двух типов: исходный (старый), существовавший ранее, и эпитаксиальный (новый), об разующийся при охлаждении из межкритического интервала (МКИ) темпе ратур. Причем мартенсит может быть двух морфологических разновидно стей— высокоуглеродистый игольчатый и низкоуглеродистый пакетный. Фа зовый состав стали, как и уровень механических свойств, зависит как от
температуры нагрева в интервале |
температур критических |
точек |
Асх—Лс3, |
так и от интенсивности охлаждения. |
|
|
|
Оптимальным является такой |
режим термообработки, |
при |
котором |
в результате охлаждения из межкритической области температур в струк туре стали образуется 10—20 % мартенсита и бейнита. Наиболее эффективно применение такой термообработки для низколегированных сталей с содер жанием С от 0,06 до 0,13 %, около 1,3 % Мп и 0,25— 1,55 % Si. Для подав ления процесса образования перлита при у-ия-превращении осуществляют легирование сталей Mo, Сг, V
При закалке в воде из межкритического интервала температур проч ностные показатели сталей возрастают с увеличением максимальной тем пературы нагрева в диапазоне Асх—Лс3, а пластичность снижается, так как при этом весь образовавшийся аустенит превращается в мартенсит. При
охлаждении из |
МКИ |
со скоростями w меньше критических |
(при w —8— |
|||||||
•—20°С/с) |
фазвый состав структуры |
феррито-перлитный или феррито-бейнит- |
||||||||
ный. |
При |
этом |
часть |
аустенитной |
фазы |
при |
охлаждении |
превращается |
||
в феррит, а остаточный аустенит распадается |
при более |
низких |
температу |
|||||||
рах с |
образованием |
бейнита или |
перлита |
(троостита). |
Кроме |
того, при |
пониженных скоростях охлаждения, когда аустенит распадается по диффу зионному механизму, механические свойства практически не зависят от тем пературы нагрева в диапазоне Асх—Лс3.
Как правило, для получения феррито-мартенситной структуры и реали
зации повышенных |
механических свойств необходимо после нагрева стали |
в МКИ температур |
обеспечить интенсивное охлаждение — закалку. Между |
тем в работе [2] показано, что в низколегированных кремнемарганцовистых сталях с 1,8—2,3 % Мп эффект упрочнения достигается при пониженных скоростях охлаждения, не превышающих 0,04 °С/с. На этой основе разра ботан ряд марок сталей (09Г2СЮЧ, 09ХГ2СЮЧ, 10ХГ2МЧ) для производ ства сварных сосудов, работающих под давлением, которые после охлажде ния из МКИ температур на воздухе имеют (Тт= 540—900 МПа и о в = 720— 1120 МПа.
9.4. Свариваемость сталей
Микролегированные стали с содержанием углерода ^0,1 % об ладают благоприятной свариваемостью. Свойства сварных со единений при сварке на погонной энергии до 50 кДж/см, как правило, удовлетворяют предъявляемым требованиям. Однако в последние годы возрастает потребность в сталях, допускаю щих возможность их сварки на повышенных погонных энергиях, достигающих 50—100 кДж/см. С увеличением погонной энер гии сварки более 100 кДж/см ударная вязкость металла в зоне термического влияния снижается из-за роста зерна аустенита, образования смеси структур верхнего бейнита, игольчатого фер рита и высокоуглеродистого мартенсита.
9.4.1. Влияние легирующих элементов
Благоприятное влияние на ударную вязкость металла шва и зоны термического влияния оказывают следующие факторы: снижение содержания С и N для повышения вязкости матрицы; легирование Ti, образующим трудцорастворимые при нагреве нитриды TiN и препятствующие росту зерна аустенита; микро легирование В с целью повышения дисперсности ферритной со ставляющей структуры.
Свариваемость микролегированных сталей в значительной степени зависит не только от легирующих и микролегирующих элементов, но и от содержания примесных элементов. В осо бенности это относится к S, которая повышает склонность со единений к образованию горячих и слоистых трещин [3]. Отме ченное является следствием не только «раскатывания» суль фидных включений при прокатке, но и изменения их состава и физических свойств.
В сталях, содержащих Mn, Ti, Zr, активность элементов |
по |
||
отношению к S последовательно уменьшается при переходе |
от |
||
Zr к Ti, а затем к Мп. В |
сталях, микролегированных V и Nb |
||
и содержащих Мп и Сг, |
активность элементов |
по отношению |
|
к S убывает в следующей |
последовательности: |
Mn, Nb, V, |
Сг. |
9.4.2. Выбор тепловых режимов сварки
Увеличение погонной энергии сварки сопровождается увеличе нием количества доэвтектоидного феррита и интенсивным сни жением ударной вязкости металла околошовного участка зоны термического влияния сварных соединений. Например, в свар ных соединениях стали 09Г2ФБ, выполненных дуговой сваркой
под флюсом, значение KCU-60 составляет |
при q/v = 30 кДж/см |
не менее 0,8 МДж/м2, а при q/v = 45 |
кДж/см — не менее |
0,45 МДж/м2. По соображениям обеспечения требуемого уровня
ударной вязкости КСU~n ^ 0 ,3 МДж/м2, минимально |
допусти |
мая скорость охлаждения дод ограничивается для стали |
16Г2АФ |
уровнем 4,6 °С/с, а для стали 12ГН2МФАЮ — уровнем 6 °С/с
[4].
Применительно к условиям электрошлаковой сварки тер моупрочненной стали 10Г2ФР без последующего отпуска зна чения /(С£/_40^ 0 ,3 МДж/м2 металла околошовного участка ЗТВ достигаются при до=10—30 °С/с, а в условиях ЭШС с после дующим отпуском при 670 °С — когда w ^ 3 °С/с.
9.5. Особенности технологии сварки
При ручной дуговой сварке корневого слоя шва неповоротных стыков термоупрочненных труб из микролегированных сталей
суровнем прочности 600 МПа применяют электроды типа Э-50
сцеллюлозным покрытием марок ВСЦ-4 или ВСЦ-4А. Для сварки заполняющих слоев шва неповоротных стыков исполь зуют электроды типа Э-60 и Э-70 с покрытием основного типа марок ВСФ-65 и ВСФ-75.
Микролегированные стали с пониженным содержанием С и углеродного эквивалента допускают возможность сварки без подогрева до больших толщин проката, чем обычные низколе гированные стали соответствующей категории прочности. Од нако при сварке корневых швов в ряде случаев подогрев обя зателен с целью предотвращения возможности образования хо лодных трещин. Температуру подогрева выбирают с учетом степени легированности стали, оцниваемой по величине Сэкв, толщины стенки свариваемой конструкции, температуры окру жающего воздуха и типа покрытия электрода, где
Сэкв = С + Мп/6 + (Сг + Mo + V + T i)/5 + (N1 + Cu)/15.
Для электродов с основным покрытием при сварке труб из стали с <7в = 550-^600 МПа приняты следующие условия выпол нения подогрева.
Если Сэкв= 0,374-0,41 %, то подогрев до 100 °С назначают при толщине стенки от 15 до 20 мм и температуре окружаю щего воздуха от 0 до —35 °С. При большей толщине стенки по догрев до данной температуры выполняют независимо от тем пературы окружающего воздуха.
Если Сэкв= 0,42-7-0,46 %, то подогрев до 100 °С назначают при толщине стенки от 12 до 16 мм и температуре окружаю щего воздуха от +10 до —35 °С. При большей толщине стенки подогрев до данной температуры выполняют независимо от температуры окружающего воздуха.
Если Сэкв= 0,47-^0,51 %, то |
подогрев до 100 °С |
назначают |
при толщине стенки от 10 до |
12 мм и температуре |
окружаю |
щего воздуха от 0 до —20 °С. При толщине стенки от 12 до 18
и от 18 до 26 мм подогрев до температур соответственно 100 и 150 °С назначают независимо от температуры окружающего воздуха.
Дуговую сварку под флюсом поворотных стыков труб из микролегированных сталей с ов = 550^-600 МПа осуществляют с применением сварочных проволок Св-08ХМ, Св-08МХ в соче тании с флюсами АН-348А, АН-348АМ, АН-47.
Необходимый уровень свойств сварных соединений сталей 16Г2Ф и 12ГН2МФАЮ при соблюдении требований по ограни чению погонной энергии достигается при дуговой сварке под флюсом с применением проволоки Св-ЮНМА и флюса АН-17М.
При дуговой сварке под флюсом стали 09Г2ФБ применяют проволоку Св-08ГНМ и флюс АН-60.
Исходя из условия обеспечения необходимых вязкопласти ческих свойств и равнопрочности сварных соединений термо упрочненных сталей, сварку эффективно осуществлять с регу лированием термических циклов.
Для электрошлаковой сварки с РТЦ термоупрочненной стали 12ГН2МФАЮ толщиной 40 мм при этом используют сва рочную проволоку 2Св-10Г2СМА и флюс АН-8. Режимы сварки: /св = 800-^850 А; 17 = 50-^51 В; i»3=340-s-360 м/ч; v = = 3,0 м/ч [5].
При РТЦ (регулируемый термический цикл) посредством принудительного сопутствующего охлаждения достигается ин тенсивность охлаждения металла шва и ЗТВ ш= 3,5-т-4,0 °С/с и после отпуска при 620—650 °С обеспечивается следующий
уровень свойств: шов — ов^929 |
МПа; |
KCU~40^0,55 МДж/м2; |
||
околошовный участок — KCU~*0^ |
0,65 |
МДж/м2; |
основной ме |
|
талл— ов^806 МПа, KCU-*0^ |
1,00 МДж/м2. |
термических |
||
Электрошлаковая сварка |
с |
регулированием |
циклов термоупрочненной стали 10Г2ФР толщиной 40 мм осу ществляется с применением проволоки 4Св-10НМ и флюса АН-8. Термообработка — последующий отпуск при 700 °С. По казатели механических свойств соответствуют следующим зна чениям: шов — ав^770 МПа; КСи~40^ 1,15 МДж/м2; около шовный участок — КСи~*°^0,69 МДж/м2; основной металл — ав5*600 МПа; /(СЦ-405гО,78 МДж/м2.
Значения параметров трещиностойкости металла шва и околошовного участка зоны термического влияния сварных соедине ний стали 10Р2ФР находятся при этом выше соответствующих
показателей |
основного металла: /Cic= 83,5 |
МПа-м'А; |
я = 3,59; |
С=0,3-10-14; |
dl/dN при Д/Сю = /Cic/1,5 |
составляет |
0.139Х |
X 10_2мм/цикл. |
|
|
Раздел 3
ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ
Г л а в а 10. НИЗКОЛЕГИРОВАННЫЕ БЕЙНИТНО-МАРТЕНСИТНЫЕ СТАЛИ
(Мусияченко В. Ф., Миходуй Л. И.)
ЮЛ. Состав и свойства сталей
10.1.1. Назначение, производство и основные марки
Высокопрочные стали, предназначенные для сварных конструкций широкого назначения, должны обладать хорошей пластичностью, высокой сопротив
ляемостью |
хрупкому разрушению и |
удовлетворительной |
свариваемостью. |
||
Необходимый комплекс |
служебных |
и |
технологических |
свойств сталей |
|
с 00,2—580-7-780 МПа |
обеспечивается |
структурой, которая формируется |
|||
в процессе |
мартенситного или бейнитного |
превращений и |
определяется ле |
гированием и термообработкой [1]. Стали выплавляют мартеновским, кисло родно-конверторным или индукционным способами. В ряде случаев осу ществляется дополнительная обработка жидкого металла синтетическими шлаками, обдувкой аргоном или его электрошлаковый переплав, что позво ляет ограничить содержание в стали вредных примесей [2].
Основные марки низкоуглеродистых мартенситно-бейнитных осталей ука заны в табл. 10.1: 13ХГМРБ и 14Х2ГМРБ (ТУ-14-1-1156—74), 14Х2ГМ и
14ХГН2МДАФБ (ТУ -14-1-2659— 79), |
14Х2ГМРЛ (ТУ |
ПО «Уралмаш»), |
|||
12Г2СМФАЮ (ТУ -14-1 -1308—75), |
12ГН2МФАЮ |
(ТУ-14-1-1772—76), |
|||
12ХГН2МФБАЮ |
(ТУ -14 |
-104-13— 75), 12ХГН2МФБДАЮ (ТУ-14-104-32 |
-81), |
||
12ХГН2МФ Д РА |
(ТУ - |
14-1 -3076—80), |
14ХГ2САФД |
(ТУ-1 -3323— |
82), |
12ГНЗМФАЮ ДР-СШ (ТУ -14-1-4145— 86), 12ХГНЗМАФД-СШ (ТУ-14-1-4254— 87) и 14ХГНМ ДАФ БРТ (ТУ-14-1-1478—75).
10.1.2. Механические свойства и структура
Оптимальные механические свойства и высокую сопротивляемость хруп кому разрушению при отрицательной температуре они приобретают после
закалки или |
нормализации и |
последующего высокого отпуска. Механиче |
ские свойства |
сталей приведены |
в табл. 10.2. |
С точки зрения прокаливаемости стали при сравнительно низком содер жании С и легирующих элементов эффективны микродобавки В в количе стве 0,001— 0,006 %. Это открывает возможности уменьшения содержания легирующих элементов в стали. В сочетании с 0,15—0,5% Мо — В обес печивает получение устойчивой против разупрочнения бейнитно-мартенсит- ной структуры металла зоны термического влияния (ЗТВ) в широком диа
пазоне режимов |
сварки. |
|
Хорошее сочетание свойств |
имеют стали, содержащие 0,4—0,6 % Мо |
|
и 0,002— 0,006 % |
В с добавкой |
других легирующих элементов. При наличии |
в стали указанных количеств молибдена и бора и при соответствующей
обработке обеспечивается получение стабильной бейнитной |
или мартенсит |
|||
ной |
структуры |
в .листовом прокате до |
100 мм. К указанным сталям отно |
|
сятся стали марок 13ХГМРБ, 14Х2ГМРБ, 14ХМНДФР и др. |
|
|||
|
Для сварных конструкций применяются безникелевые |
стали, содержа |
||
щие |
0,15— 0,3 % |
Мо и 0,002— 0,006 % |
В (12Г2СМФАЮ). |
Толщина листо |
вого проката не превышает 30 мм. Обладая высокими прочностными свой ствами и достаточной пластичностью, такие стали уступают сталям типа 14Х2ГМРБ по хладостойкости.