d кгс/мм Рч*- l Влияние способа сварки на

------ стойкость против образования холодных трещин соединений, выполненных электродуговой (а) и электроннолучевой (б) сваркой Сталь 42Х2ГСНМ

Ы 35 30 25 W 15 10 5

Из сопоставления данных, представленных на рис 10-6, следует, что электроннолучевые соединения по стойкости против о i S 12 16 20 ч холодных трещин значительно

превосходят аналогичные соединения, выполненные дуговой сваркой под флюсом Время пребывания металла зоны при температурах перегрева в случае электроннолучевой сварки во много раз меньше, чем при сварке под флюсом (рис 10-7). По этому можно прийти к заключению, что причина отмеченного преимущества электроннолучевых соединений состоит в резком ограничении перегрева и кратковременной аустенитизации металла околошовной зоны.

Как видно на рис. 10-8, при исходной феррито-перлитной структуре стали вторичное зерно у линии сплавления осталось практически таким же, как и в основном металле, т. е. перегрев отсутствует.

Влияние продолжительности аустенитизации на процесс превращения аустенита в стали 30Х2Н2М определяли при помощи высокотемпературной металлографии (рис. 10-9). В образцах этой стали, нагреваемых по термическому циклу электроннолучевой сварки, превращение переохлажденного аустенита в основном развивалось при высоких температурах вблизи точки Г . При цикле дуговой сварки это превращение растягивается на значительный интервал температур, лежащий ниже этой точки.

С 1200

600 ООО 200

10 20 30 kO 50 60 70 80

Рис. 10-7. Приближенные термические циклы околощовной зоны при однопроходной электродуговой (а) и электроннолучетой (б) сварке стали толщиной 16 мм

Рис. 10-8. Микроструктура окоЛоШов-ной зоны на границе со швом после электроннолучевой сварки стали ЗОХГСА толщиной 30 мм, X 300

Если стойкость сварных соединений против образования холодных трещин настолько низка, что избежать их появления путем соответствующего выбора режима сварки не удается, в отдельных случаях прибегают к регулированию термического цикла путем предварительного и сопутствующего подогревов свариваемых

кромок. Особо высокую стойкость против образования трещин можно получить, применяя предварительный подогрев до температуры 200--300° С и режимы сварки с низкой погонной энергией. Соб./1Юдение этих условий приближает реальный термический цикл сварки к идеальному.

Однако для щироко применяемых среднелегированных сталей даже больщой толщины достаточную стойкость против образования холодных трещин можно получить при использовании подогрева до температуры 150-200° С и сравнительно высоких режимов сварки. Так, например, в случае автоматической сварки под флюсом сталей, приведенных в табл. 10-7, подогрев до температуры 200° С оказывается достаточным для предупреждения холодных трещин.

Предварительный подогрев свариваемых кромок целесообразно осуществлять с помощью индукторов, питающихся электрическим током промышленной частоты. Соединения из металла сравнительно небольших толщин можно подогревать газовым пламенем. При сварке металла средних и больших толщин в ряде случаев образование холодных трещин можно предотвратить путем разогрева области шва до температуры 100-150° С в процессе наложения слоев с минимальным перерывом между ними, а также применяя каскадный и блочный приемы сварки. В этом отношении весьма эффективна также многодуговая автоматическая сварка в защитных газах при большом расстоянии между дугами.

Оптимальный термический цикл сварки (режим сварки и подогрева), при котором для стали данного состава обеспечивается отсутствие холодных трещин и малопластичных структур в околошовной зоне, можно также определять расчетным путем. Расчет режима сварки ведут для того, чтобы обеспечить завершение превращения аустенита в перлитной области с образованием стойких против холодных трещин структур.

Рис. 10-9. Влияние напряжения и температуры их действия на развитие превращения аустенита в стали 30Х2Н2М при термическом цикле дуговой сварки Гохл = 0-3° С/с при Т = 500-300° С; X 140:

а - 20 кгс/мм при 600° С; 6 - 20 кгс/мм при 500° С; в - 30 кгс/мм при 500* С;

г - 20 кгс/им при 450° С; б - 30 кгс/мм2 при 450° С; е - 400 кгс/мм2 при 450° С

Однако такой расчет весьма приближенный, так как основан на экспериментальных данных о превращениях переохлажденного аустенита, не учитывающих особенностей, вносимых в это превращение сваркой. В частности, важны особые условия аустенитизации и воздействия временных напряжений и т. п. К тому же режим такого рода можно пытаться рассчитать только для сталей, отличающихся низкой восприимчивостью к закалке, когда изменением режима можно перевести превращение в перлитную область. Для сталей, у которых при всех практически осуществимых режимах сварки превращение проходит в основном в мартенситной области, нельзя выдержать основное условие расчета и, следовательно, нельзя рассчитать требуемый режим сварки.