Как нужно сварить мартенситную сталь?

1. Метод сварки

Мартенситную сталь можно сваривать всеми методами сварки плавлением, за исключением газовой сварки, например, ручной электродной дуговой сваркой, подплавной дуговой сваркой, дуговой сваркой в среде инертного газа с неплавящимся электродом и дуговой сваркой в среде инертного газа с плавящимся электродом. Из-за высокой чувствительности этой стали к холодным трещинам перед сваркой деталь для сварки должна быть тщательно очищена, а электроды должны быть высушены, чтобы обеспечить низкогидрогенные или даже ультранизкогидрогенные условия. Когда степень сдерживания сварного соединения велика, предпочтительна дуговая сварка в среде инертного газа с неплавящимся электродом или дуговая сварка в среде инертного газа с плавящимся электродом. Чтобы уменьшить склонность к образованию холодных трещин, ввод тепла при сварке должен быть соответствующим образом увеличен без перегрева и охрупчивания в зоне, близкой к шву. 

2. Сварочные материалы

Выбор сварочных материалов должен различаться в зависимости от типа стали, метода сварки и условий работы соединения. Чтобы удовлетворить требования эксплуатационных характеристик, химический состав шва должен быть как можно ближе к химическому составу основного материала, то есть должны быть выбраны сварочные материалы с компонентами, близкими к компонентам основного материала. Однако в этом случае шов и термически затронутая зона склонны к упрочнению и охрупчиванию. Чтобы предотвратить образование холодных трещин, обычно требуется термическая обработка после сварки. Когда деталь для сварки не может быть подвергнута термической обработке, для сварки должны быть использованы аустенитные сварочные материалы типа 25 - 20 или 25 - 13 для образования аустенитного шва, снятия сварочных напряжений и более эффективного растворения водорода, уменьшения склонности к образованию холодных трещин. Аустенитные швы обладают высокой пластичностью и вязкостью, но низкой прочностью. Поэтому они подходят только для деталей, работающих в условиях низких напряжений, и не подходят для деталей, работающих при высоких температурах. При использовании ручной электродной дуговой сварки обычно используются низкогидрогенные электроды, которые перед сваркой высушиваются при температуре 400 - 450℃ в течение двух часов. Для подплавной дуговой сварки должны быть использованы низкокремнистые, высокощелочные или слабокислые флюсы, такие как HJ172, HJ173, HJ251. Тиг - сварка в основном используется для заделки корня шва и сварки тонкостенных деталей при многослойной сварке.

3. Предварительное нагревание и температура между слоями

Предварительное нагревание и поддержание температуры между слоями - важные технологические мероприятия для предотвращения холодных трещин. При выборе температуры предварительного нагрева сначала следует учитывать содержание углерода в стали, а во - вторых, сдерживающие условия соединения, состав наполнительного металла и способ сварки. Рекомендуемая температура предварительного нагрева и количество введенного тепла основаны на классификации содержания углерода. Если сдерживающие условия соединения значительны, то температура предварительного нагрева и температура между слоями должны быть соответствующим образом повышены. Температура между слоями не должна быть ниже температуры предварительного нагрева. При сварке аустенитными стальными сварочными материалами может потребоваться отсутствие предварительного нагрева или низкотемпературное предварительное нагревание в зависимости от толщины свариваемого изделия.

4. Тепловая обработка после сварки

Тепловая обработка после сварки - еще одно важное технологическое мероприятие для предотвращения холодных трещин. При использовании сварочных материалов с составом, близким к составу основного материала, обычно требуется повторная термообработка после сварки. При использовании аустенитных стальных сварочных материалов для сварки обычно не требуется термообработка после сварки. Чтобы обеспечить полное превращение аустенита после сварки в мартенсит, сразу после сварки не допускается отжиг. Соединение должно быть охлаждено до определенной температуры ниже точки Ms и выдержано в течение определенного времени перед высокотемпературным отжигом. Потому что если сразу после сварки провести отжиг, аустенит превратится в перлит и карбиды выпадут по границам зерен аустенита. Эта структура очень хрупкая. Однако, чтобы предотвратить холодные трещины, не допускается проводить высокотемпературный отжиг после охлаждения соединения до комнатной температуры. Обычно отжиг проводится при 100 - 150℃.