Особенности сварки и наплавки деталей из легированных сталей

Сваркой и наплавкой восстанавливают детали, изготовленные из конструк­ционных, легированных и термически обработанных сталей. Трудности сварки и наплавки таких деталей вызываются повышенным содержанием углерода и леги­рующих элементов.

Трудности состоят в следующем: под действием высокой температуры снижается твердость; при сварке легирующие элементы вступают в соединение с кислородом, образуя тугоплавкие окислы; стали легко перегреваются и становятся хрупкими, склонными к самозакаливанию, что приводит к повы­шению твердости и образованию внутренних напряжений, связанных с появлени­ем трещин в зоне термического влияния. Причиной этому является снижение ско­рости распада аустенита из-за повышенного содержания углерода и легирующих элементов.

В зоне термического влияния могу возникать трещины, которые разделяют­ся на горячие (кристаллизационные) и холодные (закалочные).

Горячие трещины зарождаются в интервале температур кристаллизации ме­талла (1200 ... 1350°С для конструкционных и углеродистых сталей). При этих температурах металл находится в состоянии пониженной пластичности и, вслед­ствие большой величины пластической деформации может происходить разделе­ние кристаллов, т.е. образование трещин.

Образованию горячих трещин в наплавляемом валике способствует углерод, кремний, сера, водород, фосфор. Препятствуют образованию трещин марганец, никель, хром. Стойкость против образования трещин может быть повышена за счет изменения структуры наплавляемого металла путем подавления столбча­той структуры и образования равновесных дендритов и дезориентированного их роста. Это может быть достигнуто за счет увеличения скоростей кристаллизации и охлаждения наплавленного металла.

Предупредить образование трещин можно за счёт уменьшения зоны терми­ческого влияния путём увеличения скорости наплавки и уменьшения силы тока. В этом случае иглы мартенсита будут малы и возникающие напряжения недоста­точны для образования трещин.

Для предупреждения возникновения горячих хрупких трещин при наплавке деталей из легированных сталей рекомендуется подогрев до сварки и медленное охлаждение после сварки.

Предварительный подогрев способствует распаду аустенита при температу­рах выше мартенситной точки и позволяет уменьшить скорость охлаждения, что обеспечивает частичное снятие напряжений.

Необходимая температура подогрева в зависимости от содержания углерода и легирующих элементов Mn, Cr, Ni, Mo определяется по формуле:

где С'_э-эквивалентное содержание углерода

По этой формуле учитывается эквивалент углерода по химическому составу без учёта толщины наплавляемой детали. Эта поправка определяется по формуле:

где h- толщина наплавляемой детали, мм.

Полный эквивалент углерода будет: