В табл. 102 указана ударная вязкость сталей 25ХЗНМ и 30Х2Н2М в околошовной зоне сварного соединения после различного рода термообработки, а также ударная вязкость металла вне зоны термического влияния.
Из приведенных в табл. 102 данных видно, что только после закалки с последующим высоким отпуском, т. е. после такой термообработки, которая вызывает перекристаллизацию, металл околошовной зоны полностью восстанавливает свои вязкие свойства.
Это свидетельствует о том, что при электрошлаковой сварке среднелегированных сталей, так же как и при сварке углеродистых и низколегированных сталей, в околошовной зоне металл перегревается. Поэтому сварные соединения таких сталей необходимо подвергнуть закалке с последующим отпуском. В некоторых случаях применяется нормализация с отпуском.
При электрошлаковой сварке среднелегированных сталей опасность появления горячих трещин в металле шва меньше, чем при дуговой сварке. Однако нельзя считать, что при электрошлаковой сварке среднелегированных сталей полностью отпадает необходимость в соблюдении ограничений, связанных со специфическими особенностями их сварки.
Металл шва на таких сталях, выполненный электрошлаковой сваркой, также менее стоек против образования трещин, чем металл шва на обычных углеродистых сталях.
Поэтому среднелегированные стали приходится сваривать электрошлаковым способом при значительно меньших значениях тока. Особенно следует снижать ток при сварке среднелегированных сталей несколькими электродами без перемещения их по толщине свариваемого металла или пластинчатыми электродами.
Среднелегированные стали марок 25ХЗНМ, 30ХНЗМ и 30Х2Н2М используются обычно в улучшенном состоянии, т. е. после закалки и последующего высокого отпуска.
Таблица 102. Ударная вязкость металла околошовной зоны сталей 25ХЗНМ и 30Х2Н2М при электрошлаковой сварке.
Сталь | Состояние испытуемого металла | Ударная вязкость, кГ-м/см2 участков при температуре | |||||
Участок перегрева (2 мм от линии сплавления) | Середина околошовной зоны (10—12 мм от линии сплавления) | Основной металл | |||||
+20°С | —70°С | +20°С | —70°С | +20°С | —70°С | ||
25ХЗНМ | До термообработки | 4,4—5,2 | 1,4—5,1 | 6,7—12,8 | 4,5—5,3 | — | — |
После высокого отпуска | 7,3—9,2 | 3,4—7,8 | 14,1—15,1 | 8,0—9,9 | - | — | |
После закалки с высоким отпуском | 13,9—15,9 | 7,7—11,8 | 11,8—14,3 | 5,9—10,5 | 10,0—16,7 | 7,7—9,8 | |
30Х2Н2М | До термообработки | 3,2—5,9 | 1,5—7,9 | 11,4—13,5 | 2,3—7,1 | — | - |
После высокого отпуска | 7,3—8,5 | 1,9—9,5 | 19,6—22,1 | 10,4—16,4 | - | - | |
После закалки с высоким отпуском | 11,6—13,7 | 12,6—14,6 | 19,4—22,1 | 19,4—19,8 | 19,4—20,9 | 16,4—18,9 |
В таком состоянии указанные стали обладают довольно высокими значениями предела прочности (не менее 55 кГ/мм2), пластичности (δ не менее 15% и ψ не менее 32%) и ударной вязкости (не менее 5 кГ/см2). Чтобы металл шва обладал такими свойствами, его необходимо легировать до определенного химического состава.
Возможны два принципиально разных способа легирования металла шва. Один из них заключается в применении оптимального состава легированной проволоки и режима сварки, обеспечивающего минимальное проплавление свариваемых кромок и, следовательно, малую долю основного металла в металле шва.
При таких условиях можно предельно ограничить легирование метала шва углеродом и никелем и тем самым предупредить образование трещин. Однако такой способ легирования требует применения постоянного тока. При переменном токе трудно избежать непроваров в случае сварки с минимальным проплавлением свариваемых кромок.