Свариваемость сталей

Эти стали относятся к высокопрочным сталям. При соответствующей термической обработке временное сопротивление сталей может составлять от 80 до 150 кгс/мм². К этим сталям относятся стали, содержащие углерода в пределах 0,25−0,50% и суммарное легирование до 4%. Примеры марок стали 35Х, 40Х, 35Г2, 40Г2, 50Г2, 30ХГТ, 30ХГНА, 30ХГСА и др. По чувствительности к термодеформационному циклу сварки к этой же группе можно отнести углеродистые стали и теплостойкие стали (молибденовое, хромомолибденовые, хромомолибденованадиевые).

Образующиеся хрупкие структуры в сварном соединении способствуют образованию трещин вследствие протекания деформаций и возникновению внутренних напряжений, определяемых неоднородностью температурного поля в свариваемом изделии. Возможность образования трещин, кроме того, усиливается возникновением в закаленном металле структурных напряжений в связи с меньшей плотностью мартенсита, чем аустенита или его более равновесных продуктов распада.

Трещины могут образовываться в процессе охлаждения или через некоторое время после полного остывания. Это так называемые холодные трещины. Для снижения скорости охлаждения околошовной зоны с целью получения в ней структур, обладающих некоторым запасом пластичности, достаточным для предотвращения образования трещин под действием термодеформационного цикла, при сварке этих сталей необходим предварительный подогрев свариваемого изделия.

Вторым нежелательным эффектом воздействия сварочного термического цикла на низколегированную сталь с повышенным содержанием углерода является рост зерна на участках ЗТВ, где металл длительное время пребывал при температурах выше 1200°С. Поэтому выбор температуры подогрева стали с целью снижения скорости охлаждения для предотвращения образования закалочных структур необходимо проводить с учетом склонности стали к росту зерна.

Следовательно, чрезмерно высокий подогрев не только не принесет пользы, а наоборот, может вызвать заметное ухудшение свойств (прежде всего ударной вязкости) металла ЗТВ. Поэтому температура подогрева в этом случае должна быть такой, которая гарантировала бы отсутствие трещин, а улучшение структуры производить строго регламентированной последующей термообработкой.

При разработке технологического процесса сварки сталей данного класса необходимо знать диапазон скоростей охлаждения металла ЗТВ (ω_охл), в котором не возникают трещины, и получается удовлетворительное сочетание механических свойств. Сварка на режимах, при которых ω_охл околошовной зоны выше верхнего предела, вызывает резкое снижение пластичности металла ЗТВ за счет ее закалки, режимы приводящие к слишком малой скорости охлаждения снижают пластичность и вязкость вследствие чрезмерного роста зерна.