Virš tam tikro mangano, nikelio ar kai kurių kitų elementų kiekio γ būsena yra stabili nuo kambario temperatūros iki lydymosi taško. Tokie labai legiruotieji geležies lydiniai vadinami austenitiniais plienais. Skirtingai nuo kitų geležies lydinių, austenitinis plienas (ir feritas) kaitinant ir aušinant neperdaromas. Todėl termiškai neapdorotas austenitinis plienas nėra naudojamas.

Taip pat apima šaltai atsparius austenitinius plienus chromo mangano plienas (austenitiniai plienai, kuriuose nikelis yra visiškai arba iš dalies pakeistas manganu); stabilus austenitinis chromo nikelio mangano plienas su azotu (austenitinis plienas, legiruotas kartu su chromu, nikeliu ir manganu) ir metastabilūs austenitiniai plienai.

Lit .:

1. Gulyaev A.P. Metalurgija. - M .: Metalurgija, 1977 m. - UDC669.0 (075.8)
2. Ivanovas V.N. Liejyklų žodynas. - M .: Mechanikos inžinerija, 1990. - 384 p .: Ill. ISBN 5-217-00241-1
3. Solntsev J. P., Pryakhin E. I., Voitkun F. Medžiagų mokslas: vadovėlis aukštosioms mokykloms. - M .: MISIS, 1999 .-- 600 psl. - UDC 669.017

Esami austenitiniai legiruoti plienai ir lydiniai išsiskiria pagrindinių legiruojančių elementų - chromo ir nikelio - kiekiu ir lydinio pagrindo sudėtimi. Labai legiruoti austenitiniai plienai yra laikomi geležies lydiniais, legiruojamais įvairiais elementais, kurių kiekis yra iki 55%, kuriuose pagrindinių legiruojančių elementų - chromo ir nikelio - kiekis paprastai yra ne didesnis kaip atitinkamai 15 ir 7%. Austenitiniai lydiniai apima geležies-nikelio lydinius, kuriuose geležies ir nikelio kiekis yra didesnis kaip 65%, kai nikelio ir geležies santykis yra 1: 1,5, ir nikelio lydinius, kuriuose nikelio yra ne mažiau kaip 55%.

Austenitiniai plienai ir lydiniai klasifikuojami pagal legiruotą sistemą, konstrukcinę klasę, savybes ir oficialią paskirtį. Labai legiruotas plienas ir lydiniai yra svarbiausios medžiagos, plačiai naudojamos chemijos, naftos, energetikos ir kitose pramonės šakose, gaminant konstrukcijas, veikiančias plačiame temperatūrų diapazone. Dėl aukštų mechaninių savybių žemoje temperatūroje, legiruoti plienai ir lydiniai kai kuriais atvejais naudojami kaip atsparūs šalčiui. Tinkamas legiruojančių elementų pasirinkimas lemia šių plienų ir lydinių savybes ir pagrindinę eksploatavimo paskirtį.

Būdingas korozijai atsparaus plieno bruožas yra sumažintas anglies kiekis (ne daugiau kaip 0,12%). Tinkamai legiruojant ir termiškai apdorojant, plienai turi aukštą atsparumą korozijai esant 20 ° C ir aukštesnei temperatūrai tiek dujinėje terpėje, tiek vandeniniuose rūgščių, šarmų tirpaluose ir skystų metalų aplinkoje.

Karščiui atsparios medžiagos yra plienas ir lydiniai, pasižymintys didelėmis mechaninėmis savybėmis esant aukštai temperatūrai ir gebančiai atlaikyti apkrovas ilgą laiką kaitinant. Norint suteikti šias savybes, plienas ir lydiniai legiruojami kietėjimo elementais - molibdenu ir volframu (iki 7% kiekvieno). Svarbus legiruojantis priedas, įvežamas į kai kuriuos plienus ir lydinius, yra boras, kuris prisideda prie grūdų tobulinimo.

Karščiui atsparūs plienai ir lydiniai yra atsparūs cheminiam paviršiaus sunaikinimui dujinėse terpėse, esant temperatūrai iki 1100–1150 0 С. Paprastai jie naudojami lengvai apkraunamoms dalims (kaitinimo elementams, krosnies armatūrai, dujų vamzdynų sistemoms ir kt.). Didelis šių plienų ir lydinių atsparumas pasiekiamas legiruojant aliuminiu (iki 2,5%) ir siliciu, kurie prisideda prie stiprių ir tankių oksidų susidarymo dalių, kurios apsaugo metalą nuo sąlyčio su dujų aplinka, paviršiuje.

Pagal legiruotą sistemą austenitiniai plienai yra suskirstyti į dvi pagrindines rūšis: chromo-nikelio ir chromomangano. Taip pat yra chromo-nikelio-molibdeno ir chromo-nikelio-mangano plieno.

Atsižvelgiant į pagrindinę struktūrą, gautą aušinant oru, išskiriamos šios austenitinių plienų klasės: austenitinis-martensitinis, austenitinis-feritinis, austenitinis.

Geležies-nikelio (kurių nikelio kiekis didesnis kaip 30%) ir nikelio bazių lydiniai yra struktūriškai stabilūs-austenitiniai ir, atvėsę ore, neturi struktūrinių virsmų.

Šiuo metu austenitinio borido Kh15N15M2BR1 (EP380), Kh25N20S2P1 (EP532), KhN77SR1 (EP615) ir aukšto chromo austenitinis KhN35VYu (EP568), KhN50 (EP668) plienas ir lydiniai su pagrindiniais ir spalvotųjų metalų lydiniais taip pat yra. atitinkamai.

Po tinkamo terminio apdorojimo, legiruoti plienai ir lydiniai pasižymi didelėmis stiprumo ir plastinėmis savybėmis. Priešingai nei anglis, šie plienai kietėjant įgyja plastiko savybes. Labai legiruotų plienų struktūros yra įvairios ir priklauso ne tik nuo jų sudėties, bet ir nuo terminio apdorojimo režimų, plastinės deformacijos laipsnio ir kitų veiksnių.

Titane ir niobyje legiruoto austenitinio chromo-nikelio plienuose susidaro ne tik chromo karbidai, bet ir titano bei niobio karbidai. Kai titano kiekis yra Ti\u003e (% C-0,02) x5] arba niobio Nb\u003e (% Cx10), visa laisvoji anglis (virš jos tirpumo austenite) gali išsiskirti titano arba niobio karbidų pavidalu, o austenitinis plienas nėra linkęs į tarpląstelinė korozija. Karbidų krituliai padidina plieno stiprumą ir sumažina jo plastines savybes. Ši karbidų savybė naudojama karščiui atsparaus plieno karbidui kietinti, atliekant derinimą su tarpmetaliniu kietėjimu dalelėmis. Tarpmetaliniams junginiams taip pat priklauso α fazė, kuri susidaro chromo-nikelio plienuose ilgą kaitinimą ar lėtą aušinimą esant žemesnei nei 900–950 0 C temperatūrai. Jis turi ribotą α ir γ kietųjų tirpalų tirpumą ir, krituliaujant išilgai grūdų ribų, stiprėja. lydinys ir tuo pačiu smarkiai sumažina metalo plastines savybes ir tvirtumą. Padidėjusios chromo plieno (16–25%) ir ferituojančių elementų (molibdeno, silicio ir kt.) Koncentracijos prisideda prie σ fazės susidarymo esant 700–850 ° C. Ši fazė išlaisvina daugiausia susidarant tarpinei ferito fazei (γ → α →). σ) arba δ-ferito transformacijos (δ → σ).

Tačiau jį galima išskirti tiesiai iš kieto tirpalo (γ → σ).

Chromo-mangano plienuose, kuriuose yra daug chromo ir mangano, atidėtas aušinimas taip pat išlaisvina σ fazę. Chromo-mangano ir chromo-mangano-nikelio plienuose esanti anglis po tinkamo terminio apdorojimo skatina plieno sukietėjimą krituliais, ypač kai jis derinamas su karbido formavimo elementais (vanadis, niobis ir volframas).

Austenitinio borido plienai sukietėja daugiausia dėl geležies, chromo, niobio, anglies, molibdeno ir volframo boridų susidarymo. Pagal šiuos procesus austenitiniai plienai, atsižvelgiant į kietėjimo tipą, yra padalijami į karbido, borido ir tarpmetalinį kietėjimą. Tačiau daugeliu atvejų plieno ir lydinių sudėtyje yra daug įvairių legiruojančių elementų, todėl jų sukietėjimas atsiranda dėl sudėtingo išsklaidytų fazių ir tarpmetalinių intarpų.

Suvirinimo ypatybės

Pagrindiniai nagrinėjamų plienų ir lydinių suvirinimo sunkumai kyla dėl daugiakomponenčių legiruočių ir suvirintų konstrukcijų darbo sąlygų įvairovės. Pagrindinis ir bendras suvirinimo bruožas yra tendencija susidaryti įtrūkimus siūlėje ir karščio paveiktoje zonoje, kurie turi tarpžvaigždinį pobūdį. Jie gali būti pastebimi kaip mažiausi mikro įtrūkimai ir matomi įtrūkimai. Karštos įtrūkimai gali atsirasti termiškai apdorojant ar statant aukštesnėje temperatūroje. Karštų įtrūkimų susidarymas yra susijęs su šiurkščiavilnių makrostruktūros susidarymu suvirinimo metu, kuri ypač ryški daugiasluoksnėse jungtyse, kai kito sluoksnio kristalai tęsia ankstesnio sluoksnio kristalus, ir susitraukimo įtempių buvimas.

Metalas suvirinimo Būdingos ląstelių dendritinės kristalizacijos formos, dėl kurių susidaro dideli kolonų kristalai ir praturtėja tarpdendritinės sritys priemaišomis, kurios sudaro mažai lydymosi fazes. Austenitinėse jungtyse stulpelio struktūra yra ryškiausia. Taikant metodus, kurie prisideda prie kristalų šlifavimo ir koloninės struktūros pašalinimo, padidėja jungčių atsparumas karštų įtrūkimų susidarymui. Vienas iš šių metodų yra gauti jungtis su tam tikru pirminio δ-ferito kiekiu struktūroje. Teigiamas austenitinių-feritinių jungčių ferito poveikis karštų įtrūkimų susidarymo jose prevencijai yra susijęs su kristalizacijos modelio pasikeitimu ir didesniu skysčio priemaišų tirpumu jame. Tuo pačiu metu iš skystos fazės nusodinti austenito kristalai ir pirminis δ-feritas lemia struktūros patikslinimą ir dezorientaciją, t.y., stulpelinių kristalų, atskirtų pirminio δ-ferito sekcijomis, skerspjūvio sumažėjimą. Dėl to mažėja karštų įtrūkimų tikimybė skysčių tarpsluoksnių vietose. Austenitinės-feritinės jungtys gaunamos jas papildomai legiruojant feritą sudarančiais elementais, tokiais kaip chromas, silicis, aliuminis, molibdenas ir kt. Produktuose, kurie yra atsparūs korozijai iki 400 0 C temperatūros, ferito kiekis leidžiamas iki 20–25%. Gaminiuose iš karščiui ir karščiui atsparių plienų, veikiančių aukštesnėje temperatūroje, siekiant išvengti sigmatizacijos, δ-ferito kiekis jungtyse yra ribojamas iki 4-5%.

Plienams, turintiems didelę austenitiškumo ribą, sunku gauti jungtis, turinčias austenitinę-feritinę struktūrą. Gebėjimas išvengti karštų įtrūkimų juose pasiekiamas ribojant priemaišų, kurios sudaro lydomą eutektiką (fosforą, sierą), kiekį siūlėse. Norėdami tai padaryti, naudokite suvirinimo medžiagas, pagamintas iš plieno vakuuminiu lydymu ar perlydyto elektroslaku, ir apribokite netauriųjų metalų skverbimąsi. Kai kuriais atvejais galima pagerinti suvirinimo siūlių atsparumą karštams įtrūkimams, padidinant skysčio priemaišų kiekį iki koncentracijos, užtikrinančios, kad paskutiniuose kristalizacijos etapuose kristalitų paviršiuje gautųsi gausus eutektikas, pavyzdžiui, kai plienas legiruojamas boru (0,3–1,5%). Tokiu atveju suvirinimo metale susikaupusios deformacijos link kristalizacijos pabaigos sumažėja dėl efektyvios kristalizacijos intervalo viršutinės temperatūros sumažėjimo. Jėgos faktoriaus poveikio sumažinimas (srovės ribojimas, griovelių užpildymas mažo skerspjūvio ritinėliais, racionalus jungties dizainas ir kt.) Taip pat yra karštų įtrūkimų prevencijos veiksnys.

Be sunkumų gaminant suvirintus sujungimus be karštų įtrūkimų ant austenitinių labai legiruotų plienų ir lydinių, yra ir kitų suvirinimo ypatybių dėl jų naudojimo ypatumų. Norint išlaikyti ilgą laiką aukštas mechanines savybes esant aukštai temperatūrai, reikia suvirinti karščiui atsparaus plieno suvirintus sujungimus. Dideli aušinimo greičiai suvirinant lemia, kad suvirinimo metale nėra pusiausvyros struktūrų. Veikiant aukštesnėms kaip 350 0 C temperatūroms dėl difuzijos procesų, pliene atsiranda naujų konstrukcinių komponentų, dėl kurių sumažėja suvirinto metalo plastinės savybės. Šiluminis senėjimas esant 350–500 0 С sukelia „475 laipsnių trapumą“, o esant 500–650 0 С - tai lemia karbidų kritulius ir tuo pačiu susidaro α fazė. Ekspozicija 700–850 0 C temperatūroje suaktyvina α fazės formavimąsi atitinkamai esant stipriam metalo įmirkimui žemesnėje temperatūroje ir stiprumo sumažėjimui aukštoje temperatūroje. Tuo pat metu didėja ir tarpmetalinio kietėjimo vaidmuo. Karbido ir tarpmetalinio kietėjimo procesai užima vadovaujančią vietą austenitinių plienų šiluminio senėjimo procesuose, todėl norint sumažinti karščiui atsparaus ir karščiui atsparaus plieno suvirintųjų jungčių polinkį į dilimą dėl karbido kritulių, efektyviai reikia sumažinti anglies kiekį netauriųjų metalų ir suvirinto metalo vietose.

Kai kurių karščiui atsparių austenitinių plienų paveiktoje zonoje plastikinės ir stiprumo savybės sumažėja veikiant terminio suvirinimo ciklui, todėl šioje zonoje gali atsirasti įtrūkimų. Tokius netauriųjų metalų savybių pokyčius lemia difuzijos procesai, lemiantys padidėjusią paviršiaus aktyviųjų elementų (anglies, deguonies ir kt.) Koncentraciją šilumos paveiktos zonos metale, kurie kartu su kitomis priemaišomis gali sudaryti lygiąją eutektiką ir galiausiai sukelti karštų įtrūkimų atsiradimą. Be to, ilgą laiką šioje zonoje gali išsiskirti smulkiai išsisklaidę karbidai ir tarpmetaliniai junginiai. Ištisinis karbidų ir tarpmetalinių junginių sluoksnio susidarymas išilgai grūdų riboja suvirinimo siūlę. Suvirinant šiuos plienus, kad būtų išvengta karštų įtrūkimų suvirinimo vietoje, dažnai gaunamas nusodintas metalas, kuris skiriasi savo pagrindine ir turi dvifazę struktūrą. Tačiau eksploatuojant aukštoje temperatūroje toks nusodintas metalas karbidu ir tarpmetaliniu būdu sukietėja ir atitinkamai sumažėja jo plastinės savybės, o tai lemia lokalizaciją karščio paveiktoje deformacijų zonoje ir joje įtrūkimų susidarymą. Prie to prisideda reikšmingi likučiai. suvirinimo įtampataip pat darbinę įtampą. Tokių vietinių lūžių galima išvengti termiškai apdorojant: austenizavimas esant 1050–1100 0 С, siekiant sumažinti suvirinimo liekamuosius įtempius, savaiminį sukietėjimą ir suteikti suvirintai jungčiai vienodesnes savybes. Kai kuriais atvejais austenizaciją lydi stabilizuojantis atkaitinimas esant 750–800 0 С, kad būtų gautos palyginti stabilios struktūros dėl karbido ir tarpmetalinių fazių kritulių. Vietiniai lūžiai yra būdingi karščio paveiktos zonos perkaitimo sričiai ir yra tarpkristaliniai lūžiai, atsirandantys dėl deformacijų koncentracijos išilgai grūdų ribų ir tarpžvaigždinių tarpslinio procesų vystymosi. X16H9M2 tipo plieno grūdų ribų sukietėjimas dėl molibdeno, kuris formuoja karbidus prie grūdų ribų, taip pat sumažėjęs anglies kiekis (iki 0,02%) arba padidėjęs boro kiekis iki 0,5% plienuose 1Х15Н24В4Т ir 1Х14Н14В2М padidina plieno atsparumą vietiniam lūžimui. Kitas būdas sumažinti polinkį į vietinius pažeidimus yra gauti labiau elastingą suvirinimo metalą.

Suvirinant didelio stiprumo plienai karščio paveiktoje zonoje galimas šaltų įtrūkimų susidarymas. Todėl prieš suvirinant juos rekomenduojama austenitizuoti, kad būtų gautos metalo plastinės savybės, o po suvirinimo reikia atlikti kietąjį terminį apdorojimą. Preliminarus ir tuo pat metu atliekamas šildymas iki 350–450 0 С taip pat sumažina šaltų įtrūkimų susidarymo riziką.

Virinant karščiui atsparius plienus, veikiant kaitinimui suvirintame metale, galima pastebėti tuos pačius konstrukcijos pokyčius kaip ir virinant karščiui atsparius plienus. Dauguma karščiui atsparių plienų ir lydinių pasižymi dideliu austenitiškumu, todėl suvirinimo metu jie neturi fazinių virsmų, išskyrus kietąjį karbidą ir tarpmetalinį dispersinį sukietėjimą. Šiems plienams taip pat įmanoma susidaryti šaltiems įtrūkimams suvirinimo ir karščio paveiktoje zonoje, kurių kai kuriais atvejais galima išvengti įkaitinant iki 2 50–550 0 С.

Labai atsparūs korozijai austenitiniai plienai ir lydiniai dažniausiai naudojami. Pagrindinis reikalavimas suvirintoms jungtims yra atsparumas įvairių tipų korozijai. Tarpgranulinė korozija gali išsivystyti tiek suvirinimo metale, tiek ir netauriajame metale ties lydymosi linijomis (peilio korozija) arba tam tikru atstumu nuo suvirinimo. Šių rūšių korozijos vystymosi mechanizmas yra tas pats, tačiau šių tipų tarpslankstelinių korozijų priežastys yra skirtingos.

Tarpgranulinė korozija suvirintame metale atsiranda dėl kritulių iš austenito, veikiant chromo karbidų suvirinimo terminiam ciklui, dėl kurio chromo išeikvojami kraštiniai grūdai. Pagrindinės to priežastys yra padidėjęs anglies kiekis suvirintame metale ir tai, ar nėra arba nėra pakankamai titano ar niobio. Suvirinimo siūlės atsparumas tarpląstelinei korozijai mažėja dėl ilgo šilumos poveikio nepalankaus šiluminio suvirinimo ciklo ar gaminio darbo metu. Austenitinės-feritinės jungtys, turinčios ištisinę struktūrą ir išlenktas grūdų ribas, palyginti su austenitinėmis, turi padidintą atsparumą tarpžvaigždinei korozijai. Dėl grūdų tobulinimo padidėjus grūdų riboms, padidėja paviršiaus plotas, kuriame išsiskiria karbidai. Iškritę karbidai yra labiau išsisklaidę, o vietinis grūdų tūris chromu išeikvojamas į mažesnį gylį. Be to, ferito difuzijos procesai vyksta daug greičiau, o tai paspartina chromo koncentracijos išlyginimą nusidėvėjusiose kraštinėse ir centrinėse grūdų dalyse.

Netauriųjų metalų tarpląstelinę koroziją (MCC) tam tikru atstumu nuo suvirinimo siūlės taip pat sukelia šiluminio suvirinimo ciklas toje netauriojo metalo dalyje, kuri yra įkaitinta iki kritinės temperatūros.

Užkertamas kelias plieno ir suvirinimo siūlių korozijai:

1) anglies kiekio sumažėjimas iki tirpumo austenite (iki 0,02–0,03%);

2) legiruoti energingesniais nei chromo karbido formavimo elementais (stabilizavimas titanu, niobiu, tantalu, vanadžiu ir kt.);

3) stabilizuotas atkaitinimas 850–900 0 С temperatūroje 2-3 valandas arba austenizavimas - gesinimas nuo 1050–1100 0 С;

4) austenitinės-feritinės struktūros, turinčios iki 20–25% ferito, sukūrimas papildomai legiruojant chromu, siliciu, molibdenu, aliuminiu ir kt. Tačiau toks didelis ferito struktūros kiekis gali sumažinti metalo atsparumą bendrai korozijai.

Tos pačios priemonės padeda išvengti peilių korozijos.

Peilio korozija veikia netaurųjį metalą. Šios rūšies korozija vystosi titano ir niobio stabilizuotuose plienuose tose vietose, kurios suvirinimo metu kaitinamos iki aukštesnės kaip 1250 0 C temperatūros, kur titano ir niobio karbidai ištirpsta austenite. Pakartotinis šiluminis šio metalo veikimas esant 500–800 0 С kritinei temperatūrai (pavyzdžiui, daugiasluoksnio suvirinimo metu) užtikrins titano ir niobio išsaugojimą kietajame tirpale ir chromo karbidų nuosėdų susidarymą.

Suvirinant metalą gali išsivystyti bendroji korozija, t. Y. Metalo ištirpimas korozinėje aplinkoje, ant įvairiose svetainėse arba visoje šilumos paveiktoje zonoje ir netauriųjų metalų. Kai kuriais atvejais pastebima vienoda netauriųjų metalų ir suvirinto sujungimo korozija.

Yra ir kitas korozijos gedimo tipas - korozijos įtrūkimai, atsirandantys veikiant įtempiams ir agresyviai aplinkai. Sunaikinimas vystosi tiek tarpžvaigždiniai, tiek transkristaliniai. Liekamųjų suvirinimo įtempių sumažinimas yra viena pagrindinių priemonių kovojant su šio tipo korozijos pažeidimais.

Bendros suvirinimo sąlygos

Austenitinis plienas ir lydiniai turi teigiamų savybių rinkinį, todėl tas pats plienas kartais gali būti naudojamas gaminant įvairius tikslus: atsparius korozijai, šalčiui ar karščiui. Be to, reikalavimai suvirintų siūlių savybėms ir suvirinimo technologijai bus skirtingi. Tačiau austenitinių plienų termofizinės savybės ir polinkis formuoti karštus įtrūkimus suvirinimo ir karščio paveiktoje zonoje lemia keletą bendrų jų suvirinimo ypatybių.

Būdingas daugumai legiruotų plienų, mažas šilumos laidumas ir didelis tiesinio išsiplėtimo koeficientas, esant toms pačioms linijinėms energijoms ir kitoms sąlygoms (suvirinimo metodas, briaunų geometrija, jungties standumas ir kt.), Praplečia prasiskverbimo zoną ir regionus, pašildomus iki skirtingų temperatūrų, ir padidina bendrą suvirinto metalo ir priekinės zonos deformacija. Tai padidina gaminių įvairovę. Todėl labai legiruotiems plienams turėtų būti naudojami suvirinimo metodai ir režimai, pasižymintys maksimalia šiluminės energijos koncentracija arba sumažinantys srovę, palyginti su srove, suvirinant anglinį plieną. Šildant iki aukštos temperatūros suvirinimo vielos perdangoje arba metaliniame elektrodo strypelyje, kad būtų galima suvirinti rankiniu būdu, dėl padidėjusio elektrinio atsparumo automatiniame ir pusiau automatiniame lankiniame suvirinime, reikia sumažinti elektrodo pritvirtinimą, kad padidėtų jo tiekimo greitis. Suvirinant rankiniu būdu, elektrodų ilgis ir leistinas suvirinimo srovės tankis yra sumažinami.

Suvirinant austenitinius plienus, suvirinimo metalo ir termiškai paveiktos zonos plastinės deformacijos dėl didelių tiesinio išsiplėtimo ir susitraukimo koeficientų, taip pat nesant polimorfinių virsmų, įvyksta didesniu mastu nei suvirinant. anglies plienai perlito klasė (1 lentelė). Šiomis sąlygomis atliekant daugiasluoksnį suvirinimą, suvirinimo zonos metalas ir pirmieji suvirinimo metalo sluoksniai gali būti sukietėję pakartotinėmis plastinėmis deformacijomis, t.y., suvirinant pastebimas savaiminio sukietėjimo reiškinys. Šio reiškinio poveikį suvirinto metalo savybėms lemia suvirinamų elementų standumas (2 lentelė). Palyginti tvirtesniuose sąnariuose, kur dėl savaiminio sukietėjimo padidėja stiprumo charakteristikos, kai kuriais atvejais stebimas padidėjęs liekamasis įtempis iki 450–500 MPa. Tokiems santykinai dideliems liekamųjų įtempių ir mažo austenitinio plieno atsipalaidavimo poreikiui reikia pasirinkti terminio apdorojimo režimą, kuris leistų sumažinti liekamuosius įtempius, pašalinti savaiminį sukietėjimą ir maksimaliai įmanomą suvirintos jungties struktūros homogenizavimą.

Tarp pagrindinių sunkumų, kylančių suvirinant austenitinius plienus, yra poreikis padidinti suvirinto metalo ir karščio paveiktos zonos atsparumą įtrūkimams. Karšti įtrūkimai yra tarpląsteliniai lūžiai ir yra suskirstyti į kristalizaciją ir subsolidus; pastarieji susidaro esant žemesnei nei solidus linijai temperatūrai, t. y. pasibaigus kristalizacijos procesui. Kristalizacijos įtrūkimų tikimybė nustatoma pagal lydinių tamprumo pokyčio pobūdį deformavus metalą kietoje ir skystoje būsenoje.

1 lentelė. Chromo-nikelio austenitinių plienų termofizikinės savybės

2 lentelė. Austenitinių elektrodų CT-7 suvirinto metalo savybės

Siūlomi šie būdai, kaip padidinti atsparumą kristalizacijos įtrūkimų susidarymui:

1) koloninės kristalizacijos slopinimas ir kristalų struktūros šlifavimas, legiruojant modifikuojančiais elementais, taip pat elementais, kurie prisideda prie aukštos temperatūros antrųjų fazių susidarymo kristalizacijos metu;

2) lydinių grynumo padidėjimas priemaišomis, prisidedantis prie kristalinių lydymosi fazių susidarymo kompozicijų diapazone, kuriose padidėjus šių fazių skaičiui sumažėja technologinis stiprumas, ir, atvirkščiai, padidėja legiravimo elementų, formuojančių eutektiką, sudėtis lydinių kompozicijoje, artimoje eutektikai. Šie keliai susiaurina trapumo temperatūros diapazoną ir padidina elastingumą.

Technologinėmis kovos su įtrūkimais priemonėmis siekiama rasti racionalius lydomojo suvirinimo metodus ir būdus bei suvirintų jungčių konstrukcines formas, kurios sumažina vidinių deformacijų padidėjimo greitį kietėjimo proceso metu. Tarpfazinis vienfazių austenitinių suvirinimo siūlių lūžis esant žemesnei nei kietėjimo temperatūrai esant didėjančioms apkrovoms (subolidiniams įtrūkimams) pagal schemą yra artimas lūžiui aukštatemperatūrio šliaužimo metu. Būtina sąlyga tokio lūžio gemaliniams įtrūkimams susidaryti yra tarpslankstelinis slydimas, kuris atskleidžia abi pakopas ties ribomis ir jau esančius mikrodubimus, susidarančius dėl laisvų vietų ribose, statmenose tempimo įtempių veikimui.

Norint padidinti metalų ir jų vienfazių lydinių atsparumą, suvirinimo metu rekomenduojama susidaryti povidutiniams įtrūkimams:

1) lydinių legirinimas elementais, kurie sumažina atomų difuzinę mobilumą gardelėje arba prisideda prie fragmentiškos liejamos struktūros kūrimo (kristalito ribų kreivumas, disperguotų antrųjų fazių susidarymas ir krituliai kristalizacijos metu vėlesnio aušinimo metu);

2) padidinant netauriųjų metalų grynumą įvedant priemaišas;

3) sumažinant metalo buvimo laiką esant aukštai difuzinei judrumo temperatūrai (padidinant suvirinto metalo aušinimo greitį) ir sumažinant elastingų-plastinių deformacijų padidėjimo greitį aušinimo metu (deformacijų ribojimas pasirenkant racionalų siūlių dizainą).

Buvo nustatyti šie svarbiausi metalurgijos veiksniai, kurie padeda didinti suvirinto metalo atsparumą karštų įtrūkimų susidarymui austenitinių plienų suvirinimo metu:

1) dviejų fazių struktūros susidarymas aukštos temperatūros srityje metalo kristalizacijos metu dėl pirminio ferito, dispersinių ugniai atsparios fazės arba borido fazės dalelių ir chromo-nikelio eutektikos atskyrimo;

2) priemaišų, kurios sudaro mažai lydymosi fazes, kiekio ribojimas, siekiant sumažinti efektyviosios kristalizacijos intervalą.

Konstrukcijai šlifuoti naudojamas nusodintas metalas legiruoti elementais, skatinančiais aukštos temperatūros δ-ferito išsiskyrimą metalo kristalizacijos metu. Dėl δ-ferito šlifavimo yra metalo struktūra ir sumažėja Si, P, S ir kai kurių kitų priemaišų koncentracija tarpląstelinėse srityse dėl didesnio šių priemaišų tirpumo δ-ferite, o tai sumažina mažai tirpstančios eutektikos susidarymo riziką. Ferito fazės kiekis nusodintame metale po jo aušinimo priklauso nuo šio metalo sudėties ir aušinimo greičio aukštoje ir vidutinėje temperatūroje. Apytikslę ferito koncentracijos austenitiniame-feritiniame metale idėją pateikia Schefflerio schema, sudaryta iš eksperimentinių duomenų, taikomų aušinimo greičiui, būdinga įprastiems rankiniams režimams. lankinio suvirinimo (1 nuotrauka).

1 pav. Schefflerio schema

Rekomenduojamas ferito fazės kiekis nusodintame metale yra ne didesnis kaip 2–6%. Suvirinant didesnio austenitiškumo plieną, pavyzdžiui, 08Kh18N12T, Kh14N14 ir kt., Padidinamos ferito fazės, esančios nusodintame metale, kiekio ribos, siekiant užtikrinti jo buvimą suvirinimo vietoje, atsižvelgiant į nusodinto metalo maišymą su netauriųjų metalų.

Padidėjus netauriojo metalo daliai, pavyzdžiui, naudojami elektrodai CT-15-1 (08X20H9G2), kurie suteikia struktūrą, turinčią 5,5–9% ferito, arba CT-16-1 (08X20H9BB), kuri suteikia struktūrą, kurioje yra 6,0 -9,5% ferito. Kartais, virinant šakinius daugiasluoksnių suvirinimo siūlių sluoksnius ant 2Kh25N20S2 tipo plienų, linkusiems į kristalizacijos įtrūkimų susidarymą, naudojami GS-1 elektrodai (10Kh25N9G6S2), kurie suteikia struktūrą, kurioje nusodintame metale yra 25–30% ferito.

Korozijai atsparaus plieno, padidėjusio pirminio ferito kiekiui iki 15–25%, savybės pagerėja dėl didesnio chromo tirpumo ferite nei austenite, kuris neleidžia ribinius sluoksnius nusodinti chromu ir palaiko aukštą atsparumą tarpžvaigždinei korozijai. Karščiui ir karščiui atsparaus plieno, kurio austenitiškumas yra nedidelis, o nikelio kiekis yra iki 15%, karštų įtrūkimų prevencija pasiekiama gaunant austenitinę-feritinę struktūrą su 3–5% ferito. Didelis ferito kiekis gali smarkiai suvirinti suvirintus produktus aukštoje temperatūroje, nes jie sigmatizuojami 450–850 0 С temperatūros diapazone.

Norint gauti austenitinę-feritinę suvirinimo struktūrą giliuose austenitiniuose plienuose, turinčiuose daugiau kaip 15% Ni, reikės didesnio legiruotumo su feritą sudarančiais elementais, o tai sumažins suvirinimo siūlės plastines savybes ir suskaidys dėl trapios eutektikos, o kartais ir fazės. Todėl sąnariuose jie siekia išgauti austenitinę struktūrą su susmulkintais karbidais ir intermetaliniais junginiais bei sujungti jungtis padidintu molibdeno, mangano ir volframo kiekiu, kurie slopina karštų įtrūkimų susidarymą. Taip pat būtina apriboti kenksmingų (sieros, fosforo) ir skysčių (švino, alavo, bismuto) priemaišų, taip pat dujų - deguonies ir vandenilio bazėje ir nusėdusių metalų kiekį. Norėdami tai padaryti, turėtumėte naudoti režimus, kurie sumažina netauriųjų metalų dalį suvirinime, ir naudokite plieną bei suvirinimo medžiagas, turinčias minimalų šių priemaišų kiekį. Todėl, gaminant suvirinimo laidus, pageidautina naudoti vakuuminio lydymosi plieną, pakartotinai išlydžius ar rafinavus elektrošlakius: tas pats pasakytina ir apie netauriuosius metalus. Suvirinimo technika turėtų užtikrinti minimalų suvirinto metalo prisotinimą dujomis. Tai prisideda prie nuolatinės srovės atvirkštinio poliškumo suvirinimo. Rankiniam suvirinimui dengtais elektrodais reikia išlaikyti trumpą lanką ir suvirinti be skersinių virpesių. Virinant apsauginėmis dujomis, norint išvengti oro nutekėjimo, reikia išlaikyti trumpą elektrodo perdengimą ir pasirinkti optimalų suvirinimo greitį bei apsauginių dujų sunaudojimą.

Labai legiruoto plieno lydiniai yra aliuminio, silicio, titano, niobio ir chromo, kurie turi didesnį afinitetą deguoniui nei geležis. Esant oksiduojančiai atmosferai suvirinimo zonoje, galimas didelis jų perdegimas, dėl kurio gali sumažėti ferito ir karbido fazių kiekis suvirinimo struktūroje arba visiškai išnykti, ypač metalo, kuriame yra nedidelis feritizatorių perteklius. Todėl suvirinimui rekomenduojama naudoti mažai silicio turinčius aukštos bazės srautus (fluoras) ir elektrodų dangas (kalcio fluoridas). Tam reikalingas trumpo lanko suvirinimas ir oro išsiurbimo prevencija. Azotas, būdamas stiprus austenitizatorius, tuo pačiu prisideda prie struktūros tobulinimo, padidindamas kristalizacijos centrus ugniai atsparių nitridų pavidalu. Todėl suvirinto metalo nitridinimas padidina jų atsparumą įtrūkimams. Aukštos bazės srautai ir šlakai, rafinuoti suvirinimo metalą ir kartais modifikuoti jo struktūrą, padidina atsparumą įtrūkimams. Mechanizuoto suvirinimo metodai, užtikrinantys vienodą netauriųjų metalų įsiskverbimą išilgai siūlės ilgio ir šiluminio suvirinimo ciklo pastovumą, leidžia pasiekti stabilesnes konstrukcijas per visą suvirinto sujungimo ilgį.

Svarbi priemonė šalinant karštus įtrūkimus yra technologinių metodų, kuriais siekiama pakeisti suvirinimo baseino formą ir austenito kristalų augimo kryptį, taip pat sumažinti jėgos koeficientą, atsirandantį dėl terminio suvirinimo ciklo, susitraukimo deformacijų ir suvirintų kraštų tvirtinimo tvirtumo (2 paveikslas). Veikiant tempimo jėgoms, statmenoms stulpelių kristalų augimo krypčiai, padidėja įtrūkimų tikimybė. Mechanizuotu būdu suvirinant plonais elektrodų laidais, skersiniai elektrodo virpesiai, keisdami suvirinto metalo kristalizacijos modelį, sumažina suvirinto metalo polinkį į įtrūkimus. Susitraukimo deformacijų poveikis sumažinamas ribojant suvirinimo srovę, užpildant griovelius mažo skerspjūvio siūlėmis ir naudojant atitinkamų konstrukcijų griovelius. Prie to prisideda geras kraterio uždarymas, kai lankas nutrūksta.

2 pav. Suvirinimo koeficiento įtaka suvirinto metalo HYUN65M23 tipo technologiniam stiprumui

Be aukščiau išvardytų ypatybių, legiruotų plienų ir lydinių suvirinimas, yra ir savybių, kurias lemia jų oficialus tikslas. Virinant karščiui atsparų ir karščiui atsparų plieną, reikiamas savybes daugeliu atvejų užtikrina terminis apdorojimas (austenizavimas) esant 1050–1100 0 С, kuris pašalina likusius suvirinimo įtempius, po to stabilizuojamas grūdinimas esant 750–800 0 С. Jei termiškai apdoroti neįmanoma, suvirinimas kartais atliekamas su išankstiniu arba tuo pačiu metu kaitinant iki 350–400 0 C. Dėl per didelio sąnarių sąstingio dėl karbidų susidarymo neleidžiama sumažinti anglies kiekio jungtyje. Reikiamas atsparumas karščiui užtikrinamas gaunant suvirinimo metalą, kurio sudėtis yra tokia pati kaip netauriojo metalo. Tas pats reikia suvirinimo siūlėms, atsparioms bendrai skysčių korozijai.

Virinant nerūdijantį plieną skirtingi keliai norint išvengti tarpląstelinės korozijos, neturėtų būti leidžiama padidinti anglies kiekį suvirinimo metale dėl suvirinimo medžiagų užteršimo (vielos sutepimas grafitu ir kt.) ir ilgesnį bei pasikartojantį suvirinimo metalo buvimą kritinėje temperatūros diapazone. Todėl suvirinimas turi būti atliekamas su mažiausiu šilumos kiekiu, naudojant mechanizuotus metodus, kurie užtikrina suvirinimo tęstinumą. Pakartotinis lanko sužadinimas rankinio suvirinimo metu, turintis nepageidaujamą šiluminį poveikį metalui, gali sukelti jo polinkį į koroziją. Siūlė, nukreipta į agresyvią aplinką, jei įmanoma, turėtų būti suvirinta paskutinė, kad būtų išvengta pakartotinio įkaitimo, o vėlesnės siūlės daugiasluoksnėse siūlėse turėtų būti padarytos po to, kai ankstesnės buvo visiškai atvėsusios, ir reikia imtis priemonių, kad spartėtų siūlių aušinimas. Ant netauriojo metalo paviršiaus krintantys purslai vėliau gali tapti korozijos židiniais, todėl juos reikia atsargiai pašalinti nuo metalo paviršiaus, suvirinimo siūlių, taip pat šlako ir srauto likučius, kurie, sąveikaudami su metalu darbo metu, gali sukelti koroziją arba sumažėti vietinis atsparumas šilumai. Suvirinimo metu suvirinant titaną arba niobį, austenitinės-feritinės struktūros sukūrimas suvirinimo metale padidina suvirinimo siūlių atsparumą tarpžvaigždinei korozijai. Tačiau titanas, pasižymintis dideliu afinitetu deguoniui, suvirinimo zonoje dega 70–90% (rankinis suvirinimas lanku, suvirinimas esant rūgštiniams srautams). Todėl suvirinti su titanu yra įmanoma, kai suvirinama inertinėse apsauginėse dujose, lankiniu ir elektroslakiniu suvirinimu, naudojant fluoro srautus. Titano kiekis suvirintame metale turi atitikti Ti / C santykį ≥ 5. Suvirinimo metu niobis oksiduojasi žymiai mažiau, todėl jis dažnai naudojamas suvirinant suvirinant rankiniu būdu. Jo kiekis suvirintame metale turėtų atitikti Nb / C santykį\u003e 10. Tačiau suvirinant gali atsirasti karštų įtrūkimų.

Rankinis lankinis suvirinimas

Pagrindinis austenitinių plienų suvirinimo bruožas yra suteikti reikiamą suvirinto metalo cheminę sudėtį įvairių rūšių suvirintoms jungtims ir erdvinės nuostatos suvirinimas, atsižvelgiant į netauriųjų metalų įsiskverbimo gylio pokyčius ir nusodinto metalo kiekį. Dėl to reikia koreguoti dangos sudėtį, kad būtų užtikrintas būtinas ferito kiekis jungtyje ir tokiu būdu užkirsti kelią karštų įtrūkimų susidarymui jungtyje, taip pat pasiekti reikiamą siūlių atsparumą karščiui ir korozijai. Elektrodų su kalcio fluorido (pagrindine) danga naudojimas ir trumpo lanko išlaikymas be skersinių elektrodo virpesių prisideda prie to, kad būtų suvirintas metalas, turintis reikiamą cheminę sudėtį ir konstrukcijas, bei sumažinantis legiruojančių elementų deginimą. Pastaroji taip pat sumažina defektų susidarymo ant netauriųjų metalų paviršiaus tikimybę dėl purškiklio sukibimo.

Elektrodo dangos tipas lemia poreikį naudoti atvirkštinio poliškumo nuolatinę srovę, kurios vertė priskiriama taip, kad jos santykis su elektrodo skersmeniu neviršytų 25-30 A / mm. Lubų ir vertikalioje padėtyje suvirinimo srovė sumažėja 10–30%, palyginti su srove, pasirinkta žemesnei suvirinimo padėčiai.

Suvirinimą dengtais elektrodais rekomenduojama atlikti siūlinėmis siūlėmis ir, norint padidinti atsparumą karštams įtrūkimams, naudoti 3 mm skersmens elektrodus. Visais atvejais turėtų būti užtikrintas minimalus netauriųjų metalų įsiskverbimas. Prieš suvirinant, elektrodai turėtų būti kalcinuojami 250–400 0 C temperatūroje 1–1,5 valandos, kad sumažėtų vandenilio ir suvirinimo siūlių sukeltų porų susidarymo tikimybė.

Ypatingų savybių aukšto legiruotojo plieno suvirinimo elektrodų rūšis nustato GOST 10052-75. Matmenis ir bendruosius techninius reikalavimus reglamentuoja GOST 9466-75.

Povandeninis lankinis suvirinimas

Povandeninis lankinis suvirinimas yra vienas iš pagrindinių legiruotų plienų, kurių storis yra 3–50 mm, suvirinimo procese gaminant cheminę ir naftos chemijos įrangą. Pagrindinis šio metodo pranašumas, palyginti su rankiniu lankiniu suvirinimu dengtais elektrodais, yra metalo kompozicijos ir savybių stabilumas per visą suvirinimo ilgį suvirinant su pjovimo briaunomis ir be jų. Tai užtikrina galimybė gauti bet kokio ilgio suvirinimą be kraterių, susidariusių keičiant elektrodus, tolygus elektrodo vielos ir netauriojo metalo lydymasis išilgai suvirinimo ilgio ir patikimesnė suvirinimo zonos apsauga nuo legiruojančių komponentų oksidacijos atmosferos deguonimi. Geras suvirinimo siūlių paviršiaus formavimas mažu mastu ir sklandus perėjimas prie netauriojo metalo, purslų nebuvimas gaminio paviršiuje žymiai padidina suvirintų siūlių atsparumą korozijai. Paprastųjų darbų sudėtingumas sumažėja, nes kraštų pjaustymas atliekamas metalui, kurio storis didesnis nei 12 mm (rankiniam suvirinimui, metalui, kurio storis yra 3–5 mm). Suvirinti galima padidinus tarpą ir nenupjaunant plieno, kurio storis iki 30–40 mm, kraštų. Sumažinus atliekų nuostolius, elektrodų purškimą ir pjuveną 10-20%, sumažėja brangios suvirinimo vielos sąnaudos.

Aukšto legiruotojo plieno ir lydinių suvirinimo technika ir būdai turi daugybę savybių, palyginti su įprastų mažai legiruotų plienų suvirinimu. Siekiant užkirsti kelią metalo perkaitimui ir su tuo susijusiam konstrukcijos padidėjimui, įtrūkimų tikimybei ir sumažinti suvirinto sujungimo eksploatacines savybes, rekomenduojama suvirinti mažais skerspjūviais. Tai lemia, kad reikia naudoti suvirinimo laidus, kurių skersmuo yra 2-3 mm, ir atsižvelgiant į didelę austenitinių plienų elektrinę varžą, poreikį sumažinti elektrodo išsiveržimą 1,5-2 kartus. Austenitiniai suvirinimo laidai gamybos metu yra labai lipnūs ir pasižymi dideliu tvirtumu, o tai apsunkina tinkamų, pašarą tiekiančių ir srovę tiekiančių suvirinimo įrenginių darbą, sutrumpindami jų tarnavimo laiką.

Siūlė yra legiruojama per srautą arba vielą. Pastarasis metodas yra labiau tinkamas, nes jis padidina suvirinto metalo kompozicijos stabilumą. Norėdami austenitinių plienų ir lydinių suvirinti povandeniniu būdu, naudokite suvirinimo laidus, pagamintus pagal GOST 2246-70, ir departamentus techninės sąlygosir mažai silicio fluoridai ir labai baziniai fluidai, neturintys fluoro, sukuriantys neoksiduojančią ar mažai oksidacinę aplinką suvirinimo zonoje, o tai lemia, kad legiruojantys elementai bus sunaudojami minimaliai. Fliusuose, naudojamuose atspariam korozijai plienams, reikia kontroliuoti anglį, kurios kiekis neturi būti didesnis kaip 0,1–0,2%. Korozinių plienų suvirinimui plačiausiai naudojami žemo silicio srautai AN-26, 48-OF-Yu ir ANF-14.

Karščiui atsparūs plienai suvirinami 08Kh25N13BTYu tipo austenitinio-feritinio laidais po žemo silicio srautais AN-26, ANF-14 ir 48-OF-10. Virinant stabiliais austenitiniais laidais ir viela, kurioje yra lengvai oksiduojamų elementų (aliuminio, titano, boro ir kt.), Naudojami neutralūs fluoro srautai ANF-5, 48-OF-Yu. Norint užtikrinti atsparumą austenitinių siūlių įtrūkimams, rekomenduojama naudoti fluoro boro srautą ANF-22.

Virinamas esant fluoro srautams, naudojant atvirkštinio poliškumo nuolatinę srovę, o labai baziniams srautams, neturintiems fluoro, turinčius tiesioginę poliškumą. Tuo pačiu metu, norint išgauti tokį patį įsiskverbimo gylį kaip į anglies plieną, suvirinimo srovė turėtų būti sumažinta 10–30%. Norint sumažinti porų susidarymo tikimybę suvirintose siūlėse, labai legiruotų plienų srautai turi būti kalkinami prieš pat suvirinant 500–900 0 ° C temperatūroje 1-2 valandas. Šlako ir srauto likučiai ant suvirinimo paviršiaus turi būti kruopščiai pašalinti.

Povandeninis lankinis suvirinimas kartu su daug legiruotų laidų suteikia reikiamas suvirintų jungčių savybes.

Elektroslako suvirinimas

Sumažėjęs jautrumas karštų įtrūkimų susidarymui, kuris leidžia gauti austenitinių jungčių be įtrūkimų, paaiškinamas elektrošlakinio suvirinimo ypatybėmis: mažu šilumos šaltinio greičiu, suvirinimo baseino metalo kristalizacijos pobūdžiu ir jo nebuvimu. užpakaliniai sąnariai didelės kampinės deformacijos. Tačiau ilgas metalo buvimas 1200–1250 0 С temperatūroje, sukeliantis negrįžtamus jo struktūros pokyčius, sumažina karščiui paveiktos zonos stiprumą ir plastines savybes, o tai padidina karščiui atsparaus plieno suvirintų siūlių polinkį į vietinius (termiškai paveiktus) lūžius šiluminio apdorojimo metu arba dirbant padidintoje temperatūroje. Virinant korozijai atsparius plienus, perkaitęs plienas karščio paveiktoje zonoje gali sukelti peilių koroziją, todėl reikia atlikti suvirintų gaminių terminį apdorojimą (grūdinimas arba stabilizuotas atkaitinimas).

Korozijai atsparaus plieno elektroklakiniu suvirinimu naudokite srautus ANF-6, ANF-7, ANF-8, 48-OF-6, ANF-14 ir kitus, o karščiui atspariems plienams - srautus ANF-Sh, ANF-7, ANF-8. ir labai bazinis AN-292. Virinant karščiui atsparius plienus su X25H13 tipo dvifaziu suvirinimu, gali būti naudojami žemo silicio srautai ANF-14 ir AN-26. Neoksiduojančių fluoro srautų naudojimas, ypač suvirinant karščiui atsparų plieną ir lydinius, negarantuoja lengvai oksiduojančių legiruojančių elementų (titano; mangano ir kt.) Deginimo, nes oro deguonis prasiskverbia pro šlako vonios paviršių; dėl to kai kuriais atvejais būtina apsaugoti šlakų vonios paviršių pučiant jį argonu.

Suvirinimas elektrošlakiu gali būti atliekamas su viela, kurios skersmuo yra 3 mm, arba plokšteliniais elektrodais, kurių storis yra 6-20 mm. Didelio storio gaminiai su mažo ilgio siūlėmis yra tinkamesni suvirinti plokšteliniu elektrodu. Pagaminti plokštelinį elektrodą yra paprasčiau nei vielą, tačiau vielos suvirinimas suteikia galimybę pakeisti metalinės vonios formą ir suvirinimo kristalizacijos pobūdį, o tai padeda gaminti virintus be karštų įtrūkimų. Tačiau suvirinimo vielos standumas apsunkina ilgą ir patikimą suvirinimo įrangos srovę tiekiančių ir tiekiančių mazgų veikimą.

Ekranuotų dujų suvirinimas

Inertinės dujos (argonas, helis) ir aktyviosios dujos (anglies dioksidas, azotas), taip pat įvairūs inertinių ar aktyviųjų dujų ir inertinių dujų mišiniai su aktyviosiomis yra naudojamos kaip apsauginės.

Ekranuotas dujinis suvirinimas gali būti naudojamas sujungiant įvairaus storio medžiagas (nuo dešimtosios iki dešimčių milimetrų). Naudojant apsaugines dujas, pasižyminčias įvairiomis termofizikinėmis savybėmis, ir jų mišinius keičia lanko šiluminis efektyvumas ir šilumos įleidimo į suvirintus kraštus sąlygos bei išplečiamos suvirinimo proceso technologinės galimybės. Virinant inertinėmis dujomis, didėja lanko stabilumas ir sumažėja legiruojančių elementų deginimas, o tai svarbu virinant labai legiruotus plienus. Nurodyta suvirinto metalo cheminė sudėtis gali būti gaunama keičiant suvirinimo (užpildo) vielos sudėtį ir netauriojo metalo dalyvavimą formuojant suvirinimą, kai pagrindinių ir elektrodų metalų kompozicijos labai skiriasi, arba keičiant metalurginių sąveikų pobūdį dėl reikšmingo apsauginės atmosferos sudėties pasikeitimo, kai suvirinamas sunaudojamu elektrodu. . Suvirinimas apsauginių dujų aplinkoje suteikia suvirinimo siūlių susidarymą įvairiose erdvinėse padėtyse, todėl šį metodą galima naudoti vietoj rankinio lankinio suvirinimo padengtais elektrodais.

Austenitinių plienų suvirinimas inertinėmis dujomis atliekamas nenaudojamu (volframo) ar sunaudojamu elektrodu.

Suvirinimas volframo elektrodu atliekamas argone pagal GOST 10157 ir helį ar jų mišinius ir dažniausiai naudojamas medžiagoms, kurių storis iki 5-7 mm. Tačiau kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, suvirinant fiksuotos jungtys vamzdžiai, jie naudojami su dideliu sienelių storiu (iki 100 mm ar daugiau). Šį metodą taip pat būtina taikyti suvirinant šaknies sąnarius pjaustant gaminant kritinius storuosius gaminius.

Priklausomai nuo suvirinto sujungimo storio ir konstrukcijos, suvirinimas volframo elektrodu atliekamas su užpildu ar be jo. Procesas atliekamas rankiniu būdu, naudojant specialius degiklius, arba automatiškai, esant tiesioginei tiesioginio poliškumo srovei. Išimtis yra plienas ir lydiniai, kuriuose yra daug aliuminio, kai kintama srovė turėtų būti sunaikinta oksidų, kuriuose gausu aliuminio, plėvele.

Virinimas gali būti atliekamas nuolat deginant ar impulsiniu lanku. Impulsinis lankas sumažina nuo karščio paveiktos zonos ilgį ir suvirintų kraštų deformaciją, taip pat užtikrina gerą siūlės susidarymą iš nedidelio storio medžiagos. Metalų kristalizacijos savybės suvirinimo baseine tokiu suvirinimo metodu prisideda prie struktūros dezorientacijos, kuri sumažina karštų įtrūkimų tikimybę, tačiau gali prisidėti prie karščio paveiktų ašarų susidarymo. Norint pagerinti siūlės šaknies apsaugą ir formavimąsi, naudojamos dujų įpurškimo priemonės, o virinant šaknų siūles ant padidinto storio metalo, taip pat naudojami specialūs išlydyti įdėklai. Suvirinant volframo elektrodu inertinėse dujose panardinta lanku, padidėjus šilumos daliai, tekančiai išlydytam netauriajam metalui, be pjovimo briaunų galima suvirinti padidėjusio storio metalą vienu praėjimu. Tačiau karščio paveikta zona plečiasi ir yra metalo perkaitimo pavojus.

Aukšto legiruotojo plieno suvirinimas plazminiu būdu. Šio metodo pranašumai yra ypač mažas ekranuojančių dujų sunaudojimas, galimybė gauti įvairių sekcijų (apvalių, stačiakampių ir kt.) Plazmos purkštukus ir pakeisti atstumą nuo plazmos degiklio iki gaminio. Suvirinimas plazma gali būti naudojamas tiek lakštinėms medžiagoms, tiek metalui iki 12 mm storio. Jį naudoti didesnio storio plienams sujungti trukdo galimybė, kad jungtyse galėtų susidaryti pjūviai.

Suvirinimas sunaudojamu elektrodu atliekamas inertinėmis, taip pat aktyviosiomis dujomis arba dujų mišiniu. Virinant labai legiruotą plieną, kuriame yra lengvai oksiduojamų elementų (aliuminio, titano ir kt.), Turėtų būti naudojamos inertinės dujos, daugiausia argonas, ir procesas turėtų būti atliekamas esant tokiam tankiui, kuris užtikrintų metalo elektrodo srautą. Pernešant srovę, lankas turi aukštą stabilumą, o metalo purslai praktiškai nėra pašalinami, o tai svarbu formuojant suvirinimo siūles įvairiose erdvinėse padėtyse ir norint pašalinti korozijos centrus, susijusius su purslais, suvirinant korozijai ir karščiui atsparų plieną. Tačiau srovę galima perduoti didesnėmis nei kritinėmis srovėmis, kai suvirinant lakštinį metalą gali įvykti perdegimas. Argono pridėjimas į 3-5% O 2 ir 15-20% CO 2 sumažina kritinę srovę, o oksiduojančios atmosferos sukūrimas lanko zonoje sumažina vandenilio sukeltų porų susidarymo tikimybę. Tačiau suvirinant nurodytuose dujų mišiniuose, padidėja legiruojančių elementų dūmai, o pridedant anglies dioksido galima suvirinti metalą. Pridėjus 5–10% N į argoną, jo kiekį suvirintame metale galima padidinti. Azotas yra stiprus austenitizatorius, todėl suvirinimo metalo struktūra gali būti pakeista. Suvirinant austenitinius plienus, naudojamas impulsinis lankinis suvirinimas su argone naudojamu elektrodu ir argono mišiniais su deguonimi ir anglies dioksidu, kuris suteikia galimybę sujungti mažus storius ir metalo srautą perduoti srovės impulsui praeinant. Tuo pat metu impulsinio lankinio suvirinimo metu suvirinama suvirinimo konstrukcija ir sumažėja šilumos paveiktos zonos perkaitimas, o tai padidina suvirinto sujungimo atsparumą įtrūkimams.

Suvirinant mažai anglies dioksido turinčius labai legiruotus plienus, naudojant mažo anglies suvirinimo laidus, kai pradinė anglies koncentracija vieloje yra mažesnė kaip 0,07%, anglies kiekis suvirintame metale padidėja iki 0,08–0,12%. To pakanka, kad smarkiai sumažintume suvirinto metalo atsparumą tarpląstelinei korozijai. Tačiau kai kuriais atvejais suvirinto metalo deginimas energingais karbido formuokliais (titanu, niobiu) gali turėti teigiamą poveikį suvirinant karščiui atsparius plienus, nes struktūroje padidėja karbido fazės.

Dėl anglies dioksido išsiskyrimo lanke susidariusi oksiduojanti atmosfera padidina titano ir aliuminio (iki 50%) deginimą. Manganas, silicis ir kiti legiruojantys elementai sudegina šiek tiek mažiau, o chromas neoksiduoja. Todėl suvirinant korozijai atsparų plieną anglies diokside, naudojami suvirinimo laidai, kuriuose yra deoksidatorių ir karbido formavimo elementų (aliuminio, titano ir niobio). Kitas suvirinimo anglies diokside trūkumas yra didelis metalo purškimas (nuostoliai siekia 10–12%) ir tankios oksido plėvelės, tvirtai prilipusios prie metalo, suvirinimo paviršiuje. Tai gali smarkiai sumažinti suvirinto junginio atsparumą korozijai ir šilumą. Norint sumažinti purškimo ant netauriojo metalo tikimybę, prieš suvirinant ant kraštų reikia uždėti specialias emulsijas, o kovai su oksido plėvele į lanką galima įpilti nedidelį kiekį ANF-5 fluoro srauto. Impulsinio suvirinimo naudojimas taip pat leidžia šiek tiek sumažinti purslų kiekį. Virinamas pusiau automatiniais prietaisais ir automatinėmis mašinomis sudeginamuoju elektrodu.

Suvirinimo laidai, skirti su legiruoto austenitinio plieno suvirinimui anglies diokside, suteikia reikiamą atsparumą korozijai ir mechanines savybes dėl padidėjusio titano, niobio ir feritizatorių elementų - silicio, aliuminio, chromo. Pavyzdžiui, suvirinant 12Kh18N10T tipo plieną, naudojami laidai Sv-07Kh18N9TYu, Sv-08Kh20N9S2BTYu, 12Kh18N12T tipo plienams - viela Sv-08Kh25N13BTY, o chromo-nikelio molibdeno plienai, viela Sv-06Kh19NM.

Blizgūs, nerūdijančio plieno gaminiai yra padengti chromu, molibdenu, volframu ir legiruoti, kurių lydinyje yra būtinų priedų, kurie suteikia stiprumo, atsparumo korozijai ir temperatūros pokyčiams, pvz .:

• kobaltas;
• aliuminis;
• titanas;
• varis;
• manganas;
• nikelis;
• chromas;
• vanadis;
• molibdenas;
• silicio.

Atsižvelgiant į plieno paskirtį, jame gali būti kitų medžiagų, kurios pagerina jo technines charakteristikas ir suteikia blizgesį bei lygų paviršių.

Nerūdijančio plieno gaminio atitiktis tikrinama esant 20 ° C temperatūrai. Vokietijos standartizacijos institutas sukūrė sistemą, pagal kurią austenitiniai plienai skirstomi į kategorijas. A2 ir A3 yra chromo-nikelio plieno kategorijos, A4 ir A5 - tai kategorijos, kurioms priklauso chromo nikelis ir molibdeno plienas. Šių plienų savitasis sunkis yra tas pats. Nepaisant to, plieno objekto palaikoma apkrova didėja didėjant kategorijos numeriui. Deformacijos procentas didėja kaitinant. Mechaniniai pažeidimai gali atsirasti tik veikiant stipriai nukreiptai smūgio jėgai arba naudojant specialią įrangą - presą ar vamzdžio lenkiklį.

Šaltoje būsenoje plienas yra labai atsparus tempimui ir kitoms deformacijoms. Ji turi aukštą pasipriešinimo koeficientą. Šildant šis koeficientas sumažėja perpus, nepriklausomai nuo plieno kategorijos, jis yra beveik lygus.

Atsižvelgiant į tai, kad austenitinių plienų lydymosi temperatūra vyksta esant 1800 ° C temperatūrai, verta paminėti, kad jo gesinimas vyksta kaitinant iki 850 ° C. Austenizacija vyksta, kai kaitinama virš 1000 ° C. Jo elastingumas šiek tiek skiriasi stipriai kaitinant. Indikatoriai tikrinami 300 °, 400 ° ir 500 ° C temperatūroje.

Surinkant metalinę tvorą, kuriant sudėtinius metalo gaminius, naudojami 2 rūšių suvirinimo darbai. Nepaisant to, kad plienas turi geras ir puikias suvirinimo savybes, būtina suprasti pasirinkimą tarp lankinio ir dujinio suvirinimo, nes suvirinimo proceso metu metalas, esantis greta suvirinimo siūlės, keičia savo struktūrą, o tai turi įtakos metalo išvaizdai ir jautrumui. Nuolat kaitinant, skalė pasirodys šiek tiek aukštesnėje nei 900 ° C temperatūroje, periodiškai kaitinant, kad būtų išvengta jos pasireiškimo, kaitinimas turi būti sumažintas 100 ° C.

Austenitinių plienų suvirinimo technologija

Nerūdijantis austenitinis plienas yra lydomas beveik 2000 ° C temperatūroje, tačiau, nepaisant to, mažas anglies kiekis jo sudėtyje suteikia puikų suvirinamumą. Suvirinimo aparatų temperatūra nėra tokia aukšta, kad suvirinimo proceso metu susidarytų skalė. Kaitinant nerūdijantį plieną nėra nemalonių kvapų. Siekiant išvengti deformacijos ir tarpląstelinės korozijos, naudojami greito suvirinimo metodai.

Netinkamai parinktas suvirinimo procesas ir aušinimo būdas gali sukelti nepageidaujamų padarinių. Suvirinimo metu kaitinama ne tik suvirinimo zona, bet ir gretimos metalinės dalys. Jų temperatūra gali siekti 700 ° C. Esant tokiai temperatūrai, chromas skyla, o tai lėtai atvėsus sukels jo karbidų nuosėdas. Bus pažeista austenitinė plieno struktūra karbido nusėdimo vietose, dėl to sumažės visos techninės specifikacijos ir apgailėtinai paveikia gatavo metalo išvaizdą.

Chromo oksidacija gali sukelti ugniai atsparią neoplazmą. Dažniausiai chromo oksidas išlieka siūlės viduje. Jo lydymosi temperatūra yra 100-200 ° C aukštesnė nei paties nerūdijančio plieno. Mažas plieno šilumos laidumas su dideliu tiesinio plėtimosi koeficientu sukuria įtampą karščio paveiktoje zonoje. Mažas dujų suvirinimo įrangos intensyvumas, kai metalas kaitinamas palaipsniui, lemia tai, kad padidėja šildymo plotas. Tai prisideda prie nedidelio, lėto metalo aušinimo, sukeliant chromo oksidacijos produktus. Virinant tuščiavidurį vamzdį, oksidacijos produktai jo viduje atsiras už suvirinimo siūlės (esant sąlyčiui, kai oras gali laisvai patekti į vamzdžio ertmę).

Nerūdijančio plieno lankinis suvirinimas yra tinkamesnis, nes šiame procese siūlė yra lygesnė, jungtis yra patikima, o plienas išlaiko savo pradines technines charakteristikas.

Dujinis suvirinimas yra pateisinamas, kai tvirtinamos mažo storio, ne daugiau kaip 2 mm, dalys. Suvirinimo procesas yra panašus į temperatūrą ir liepsnos intensyvumą kaip ir naudojamas angliniams plienams. Suvirinimo užpildo medžiaga yra viela, kurios sudėtis yra tokia pati kaip paties nerūdijančio plieno. Jei jame yra titano arba niobio, tai sumažins chromo karbidų kritulius.

Nors jie visi priklauso labai legiruotų plienų klasei. labai geras, iš anksto pašildyti ir vėliau termiškai apdoroti nereikia. Paprastai jie nėra linkę ir, tačiau ši savybė taikoma patiems plienams ir netaikoma virintinėms siūlėms.

Austenitiniame pliene yra 17% Cr ir daugiau. Tokie plienai turi daug didesnį pailgėjimą, tvirtumą ir perėjimo į trapią būseną parametrus. Atkaitintos būklės turi aukštą derlingumo indeksą ir prireikus šie plienai gali būti sutvirtinti deformacijomis, nebijant, kad jie pateks.

Pagrindinės suvirinimui skirto austenitinio plieno rūšys ir cheminė sudėtis

Pagrindinės suvirintų austenitinių plienų rūšys, atsižvelgiant į Rusijos standartus, apima: 12X17, 15X6SYU, 10X13SYU, 15X11MF, 15X25T, 08X18H10, 12X18H9, 12X18H9T, 08X18H10T, 12X21H5N, 17X17M17T2, 1717, 1720, 1717, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18 ,enes ,enes ,enes, tiek, kiek, kiek, niekad, išpranašaujamų. Be aukščiau išvardytų rūšių, taip pat yra austenitinių plienų ir lydinių, tačiau jie yra sunkūs dėl savo ypatingų savybių.

Cheminės sudėties poveikis austenitinių plienų suvirinamumui

Pagrindinis austenitinio chromo-nikelio plienų tipas yra X18H10. Tokių plienų struktūra yra austenitinė, su šiek tiek delta ferito (apie 2–7%). Esant maždaug 8% nikelio, kambario temperatūroje austenitas iš dalies virsta martensitu, jei plienas deformuotas.

Karščiui atspariuose austenitiniuose plienuose yra iki 25% chromo, o nikelio kiekis gali siekti 38%. Plieno šiluminis atsparumas padidėja, legiruojant plieną siliciu (apie 1%) arba aliuminiu.

Metalo suvirintųjų austenitinių plienų struktūra parodyta Schefflerio schemoje. Diagrama parodo metalo struktūros priklausomybę nuo chromo ir nikelio ekvivalentų. Tačiau be elementų, nurodytų diagramoje, apskaičiuojant nikelio ekvivalentą, vario procentas, kurio koeficientai yra 0,6, ir azoto, kurio koeficientas yra 10-30. O chromo ekvivalento apskaičiavimo formulėje volframo procentinis koeficientas yra 0,5, o titano - 2–5.

Schefflerio schema paprastai naudojama sąlygoms. Kai naudojamas kitas suvirinimo būdas, suvirinto metalo struktūra gali skirtis nuo pavaizduotos diagramoje.

Pagrindinis tikslas, kurį reikia užtikrinti, yra užkirsti kelią šaltų ir karštų įtrūkimų susidarymui. Eksperimentu nustatyta, kad suvirinto metalo polinkis priklauso nuo ferito kiekio pliene. Kai ferito kiekis yra 2–6%, krekingo rizika žymiai sumažėja.

Tyrėjas Delongas patikslino Schefflerio schemą. Tačiau ferito komponento kiekis labai pasikeičia, kai atsižvelgiama į azoto procentą, kurio koeficientas yra 30. Į tai reikia atsižvelgti (suvirinant apsauginėmis dujomis, suvirinant sunaudojamu elektrodu ir nenaudojamą). Todėl Delongo diagrama taip pat negali būti laikoma absoliučia.

Norėdami įvertinti apytikslį ferito kiekį, Seferianas nustatė šią išraišką: x \u003d 3 * (Cr-ekv - 0,93Ni-ekv - 6,7),%

Reikiamo ferito kiekio (2–6%) buvimas leidžia išspręsti įtrūkimų nebuvimo austenitinių plienų suvirinimo srityje problemą. Bet tuo pačiu metu feritas sumažina suvirinto metalo pailgėjimą, sumažina klampumą, padidina pereinamąją temperatūrą ir neigiamai veikia atsparumą korozijai.

Deponuotame metale, be mikro įtrūkimų, gali susidaryti ir kiti. Ir jie yra susiję su tuo, kad plieno sudėtyje esantys sulfidai ir oksidai negali plaukti ant skysto suvirinimo baseino paviršiaus dėl jo didelio klampumo. Todėl, norint sumažinti išlydyto metalo klampumą, rekomenduojama legiruoti plieną su siliciu 0,3–0,7%.

Struktūriniai metalo pokyčiai suvirinant austenitinį chromo plieną

Virinant austenitinius plienus kaitinimo zonoje, atsiranda grūdų augimas. Ir tai vyksta sklandžiau nei nejudant konstrukciniai plienai. Bet jei tam yra kliūtis karbido fazėje, grūdų augimas neįvyksta.

Perkaitimo zonoje, be grūdų augimo, daugiausiai ištirpsta karbido fazė - Cr23 C6 karbidas. Be chromo karbidų, susidaro ir kitų stabilizuojančių metalų - titano, niobio ir vanadžio - karbidai. Be Cr23 C6 karbidų, atsiranda chromo nitridų Cr2 N ir Cr7 C3 karbidai. Ištirpus daliai karbidų, susidaro plonos šių karbidų plėvelės išilgai grūdų ribų. Dėl šios priežasties plienas yra labai jautrus tarpląstelinei korozijai.

Šių virsmų galima išvengti stabilizuojant plieną. Tačiau naudojant tokius suvirinimo būdus kaip suvirinimas elektrošlakais arba suvirinimas po lanku (didelio našumo), net stabilizavimas neišsprendžia tarpląstelinės korozijos problemos.

Pridėję nedidelį kiekį azoto, galite padidinti suvirinto metalo stiprumą.

Šildymas ir terminis apdorojimas suvirinant austenitinį plieną

Virinant austenitinius plienus, nebūtina iš anksto pašildyti, atsižvelgiant į konstrukcijos virsmus. Tačiau kai kuriais atvejais, norėdami sumažinti vidinius įtempius, kaitinkite iki 200 ° C temperatūros.

Tokių plienų liekamųjų įtempių vertė yra gana didelė, todėl kyla plieno korozijos gedimo rizika. Norint to išvengti, atliekamas suvirintų siūlių terminis apdorojimas.

Jei reikia tik sumažinti vidinių įtempių vertę, pasirenkama 800–850 ° C grūdinimo temperatūra. Jei suvirintos jungtys kontaktuojant su terpe, kuri prisideda prie tarpląstelinės korozijos susidarymo, bus tikslinga atkaitinti 950–1050 ° C temperatūroje. Atkaitinimas padeda ištirpinti karbido plėveles.

Atliekant terminį apdorojimą, reikia atsižvelgti į tai, kad Х18Н8, Х18Н8М2, Х18Н8Т, Х18Н9Б, Х25Н12, Х25Н20 tipo plienai turi tendenciją formuoti grūdinančius įtrūkimus.

Dujinis austenitinių plienų suvirinimas

Dėl austenitinių plienų rekomenduojama pasirinkti suvirinimo acetileno ir deguonies liepsną, kurios galingumas yra 70–75 l / h, remiantis 1 mm storio virintine dalimi. Nerekomenduojama vartoti oksidacinių, nes kai jis naudojamas, chromas stipriai išdega. austenitinius plienus rekomenduojama naudoti šioms klasėms: Sv-02X19H9T, Sv-08H19N10B. Taip pat naudojamos kitos rūšies mažai anglies turinčios vielos, padengtos titanu arba niobiu. (1-6mm), vielos skersmuo parenkamas lygus netauriojo metalo skersmeniui.

Dažnai naudojamas, pavyzdžiui, flux prekės ženklas NZh-8. Flux komponentai sumaišomi ant skysto stiklo ir dedami ant suvirintų gaminio kraštų. Suvirinimo procesas atliekamas po to, kai srautas visiškai išdžiūsta.

Suvirinti austenitinius plienus gali bet kas, be apribojimų. Užpildų medžiagų sudėtis paprastai pasirenkama panašiai kaip suvirintų plienų sudėtis. Jei atsparumo korozijai reikalavimai yra aukšti, bus tikslinga naudoti užpildą, kuriame nėra ferito pagrindo.

Austenitinis plienas, pasižymintis daugybe ypatingų savybių, naudojamas labai agresyviose darbo vietose. Tokie lydiniai yra būtini energetikos inžinerijoje, naftos ir chemijos pramonės įmonėse.

1

Austenitiniams lydiniams priskiriami lydiniai, turintys aukštą lydinio lygį, kurie kristalizacijos metu paprastai sudaro vienfazę sistemą, kuriai būdinga kristalinė į veidą nukreipta grotelė. Šio tipo grotelės aprašytuose plienuose išlieka nepakitusios net tais atvejais, kai metalas atšaldomas iki labai žemos temperatūros, vadinamos kriogeninėmis (–200 laipsnių Celsijaus laipsnio). Kai kuriais atvejais austenitinės rūšies plienas turi kitą fazę (jos tūris lydinyje gali siekti dešimt procentų) - feritą su dideliu legiruotumo laipsniu. Tokiu atveju grotelės yra sutelktos į kūną.

Austenitinį plieną galima atskirti į dvi grupes atsižvelgiant į jų bazės sudėtį, taip pat į lydinių komponentų - nikelio ir chromo - lydinį:

1. Kompozicijos, kurių pagrindą sudaro geležis: nikelio kiekis - iki 7%, chromo - iki 15%, bendras legiruojančių priedų kiekis - ne daugiau kaip 55%.
2. Kompozicijos ant nikelio (55% ar daugiau nikelio) ir geležies-nikelio bazės (jose yra 65 ir daugiau procentų nikelio ir geležies, o pirmojo ir antrojo santykis yra nuo 1 iki 1,5).

Tokiuose lydiniuose nikelis padidina plieno elastingumą, atsparumą šilumai ir apdorojamumą, o chromas yra atsakingas už tai, kad jam būtų suteiktas reikiamas atsparumas korozijai ir šilumai. Pridėjus kitų legiruojančių komponentų, galima pasiekti unikalių austenitinių junginių savybių, kurių rinkinys lemia oficialią to ar kito lydinio misiją.

Dažniausiai austenitiniai plienai legiruojami šiais elementais:

• Feritoriai, stabilizuojantys austenito struktūrą. Tai apima vanadį, volframą, niobį, titaną, silicį ir molibdeną.
• Austenitizatoriai, kurie yra azotas, anglis ir manganas.

Visi šie komponentai yra išdėstyti tiek perteklinėse fazėse, tiek tiesiogiai kieto plieno tirpale.

Pagal patvirtintą klasifikaciją, atsižvelgiant į legiruojančią sistemą, bet kokį austenitinį plieną galima klasifikuoti kaip chromo-mangano arba chromo-nikelio. Be to, lydiniai skirstomi į chromo-nikelio-mangano ir chromo-nikelio-molibdeno.

2

Priedų įvairovė leidžia jums sukurti specialius austenitinius plienus, kurie naudojami gaminant konstrukcijas, veikiančias aukštoje temperatūroje, korozijoje ir kriogeninėse sąlygose. Remiantis tuo, austenitiniai junginiai ir yra suskirstyti į skirtingas grupes:

• atsparus korozijai;
• atsparus šalčiui.

Šilumai atsparūs junginiai, sunaikinti cheminės aplinkos, nėra sunaikinami. Jie gali būti naudojami temperatūroje iki +1150 laipsnių. Iš tokių plienų gaminami įvairūs lengvai pakraunami produktai:

• dujotiekių sistemų elementai;
• krosnių įrangos jungiamosios detalės;
• šildymo dalys.

Karščiui atsparaus plieno rūšys ilgą laiką gali atlaikyti apkrovas aukštoje temperatūroje, išlaikydamos iš pradžių aukštas mechanines savybes. Jie būtinai legiruojami volframu ir molibdenu (kiekvieno iš priedų plieno sudėtyje gali būti iki septynių procentų). Grūdų malimui kai kuriuose austenitiniuose lydiniuose nedideliais kiekiais pridedama boro.

Mes žymi bendrą prekės ženklą karščiui atsparių ir karščiui atsparių plienų aprašyta straipsnyje klasė: H15N35VTR, 10H12N20T3R, 40H18N25S2, 1H15N25M6A, 20X23H13, 10X15H18B4T, 10H16N14V2BR, 10X18H12T, 08H16N9M2, 10H15N35VT, 20H25N20S2, 1H15N25M6A, 20X23H13, 10X15H18B4T, 10H16N14V2BR, 10X18H12T.

Austenitinis nerūdijantis plienas (t. y. atsparus korozijai) pasižymi mažu anglies kiekiu (daugiau nei 0,12 proc. šio cheminio elemento neleidžiama). Juose nikelio gali būti nuo 8 iki 30%, o chromo - nuo 12 iki 18%. Bet kuris austenitinis nerūdijantis plienas yra termiškai apdorojamas (grūdinamas, kietinamas arba). Šiluminis apdorojimas yra būtinas, kad nerūdijančio plieno gaminiai jaustųsi gerai skirtingose \u200b\u200bagresyviose sąlygose - šarminiuose, dujose, skystuose metaluose, rūgštynėse, esant +20 laipsnių ir aukštesnei temperatūrai.

Geriausiai žinomi šie austenitiniam korozijai atsparių plienų tipai:

• nikelio chromo molibdenas: 03X21H21M4GB, 08X17H15M3T, 08X17H13M2T, 03X16H15M3, 10X17H13M3T;
• chromomanganas: 07X21G7AH5, 10X14AG15, 10X14G14H4T;
• nikelio chromas: 08X18H12B, 03X18H11, 08X18H10T, 06X18H11, 12X18H10T, 08X18H10;
• turinčios daug silicio (nuo 3,8 iki 6,7%): 15X18H12C4T10, 02X8H22C6.

Šalčiui atsparios austenitinės kompozicijos turi 8–25% nikelio ir 17–25% chromo. Jie naudojami kriogeniniams prietaisams, turi dideles gamybos sąnaudas, todėl naudojami labai ribotai. Dažniausiai naudojami kriogeniniai plienai yra 07Kh13N4AG20 ir 03Kh20N16AG6, kurie legiruojami azotu. Šis elementas įvedamas taip, kad lydinys, esant + 20 ° temperatūrai, turėtų didesnį derlingumą.

3

Labiausiai paplitę yra austenitiniai chromo-nikelio plienai, turintys molibdeno priedų. Jie naudojami, kai yra ir plyšio susidarymo pavojus. Jie pasižymi dideliu atsparumu mažinant atmosferą ir yra suskirstyti į dvi rūšis:

• nestabilizuotas titano, kuriame anglies kiekis ne didesnis kaip 0,03%;
• stabilizuotas titano su anglimi nuo 0,08 iki 0,1%.

Tokios klasės chromo-nikelio kompozicijos kaip X17H13M2 ir X17H13M3 yra optimalios struktūroms, veikiančioms sieros rūgšties terpėje, acto dešimties procentų rūgštyje, verdančioje fosforo rūgštyje.

Nikelio-chromo plienams, į kuriuos pridedamas niobis arba titanas, būdinga mažiausia tarpląstelinės korozijos rizika. Lyginant su anglimi, niobio yra 9–10 kartų daugiau, o titano - 4–5,5 karto daugiau. Lydiniai, turintys panašią galimybę, apima šias kompozicijas: 0X18H12B, 0X18H10T, X18H9T ir kai kuriuos kitus.

Taip pat galima padidinti aprašytų plienų atsparumą korozijai, į juos įpilant silicio. Ryškūs tokių specialių kompozicijų atstovai yra tokie lydiniai:

• 015X14H19S6B;
• 03X8H22C6.

Neperdedant, jie idealiai tinka gaminti cheminiu būdu suvirintus mazgus, kuriuose kaupiama ir apdorojama azoto koncentruota rūgštis.

Chromo-mangano 2X18H4GL tipo plienams būdingos aukštos liejimo savybės, todėl jie naudojami gamyklose, kuriose naudojamos korozijai atsparios liejamos konstrukcijos. Kiti chromomangano lydiniai (pavyzdžiui, 10Kh13G12N2SA ir 08Kh12G14N4YUM) degiose terpėse yra atsparesni korozijai nei chromo-nikelio.

4

Karščiui ir karščiui atsparūs austenitinės grupės lydiniai, jei reikia, yra termiškai apdorojami įvairiais būdais, siekiant padidinti jų savybes, taip pat modifikuoti esamą grūdų struktūrą: išsisklaidžiusių fazių skaičių ir pasiskirstymo principą, blokelių ir pačių grūdų dydį ir pan.

Tokių plienų atkaitinimas yra naudojamas lydinių kietumui sumažinti (kai to reikalauja jų eksploatavimo sąlygos) ir pašalina trapumo reiškinį. Atliekant šį terminį apdorojimą, metalas 30–150 minučių kaitinamas iki 1200–1250 laipsnių, o paskui jis kuo greičiau atšaldomas. Kompleksai dažniausiai aušinami aliejuje arba ore, tačiau lydiniai, turintys nedidelį kiekį legiruojančių komponentų, dažniausiai panardinami į vandenį.

ХН35ВТЮ ir ХН70ВМТЮ lydiniams rekomenduojama termiškai apdoroti dvigubu kietėjimu. Pirmiausia atliekamas pirmasis jų sudėties normalizavimas (maždaug 1200 laipsnių temperatūroje), dėl kurio metalas padidina atsparumo šliaužti indeksą, nes susidaro kieta vienalytė fazė. Ir po to atliekamas antrasis normalizavimas, kai temperatūra yra ne didesnė kaip 1100 laipsnių. Aprašyto apdorojimo rezultatas yra reikšmingas austenitinio plieno plastikinių ir karščiui atsparių savybių padidėjimas.

Austenitinis plienas padidina jo atsparumą karščiui (o kartu ir mechaninį stiprumą) tais atvejais, kai atliekamas dvigubas terminis apdorojimas, kurį sudaro grūdinimas ir senėjimas po jo. Be to, beveik visi austenitiniai metalai, priklausantys karščiui atspariai grupei, prieš eksploatavimą dirbtinai sensta (tai yra, jie atlieka savo dispersinio sukietėjimo operaciją).