Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Развитие новых концепций машиностроения тесно связано с созданием новых конструкционных материалов, обладающих повышенными механическими свойствами и коррозионной стойкостью, хладостойкостью и износостойкостью. Одним из перспективных материалов являются аустенитные коррозионностойкие стали с высокой равновесной концентрацией азота. К настоящему времени проведены достаточно глубокие исследования по изучению влияния легирующих элементов на структуру и свойства этих сталей, выявлены механизмы фазо- и структурообразования при термической и деформационной обработке [1–5]. Однако вопросы их свариваемости до сих пор являются не полностью изученными. Получение прочных немагнитных коррозионностойких сварных соединений напрямую связано с материалом сварочной проволоки, обеспечивающим полный комплекс требуемых характеристик.
В настоящее время существуют несколько проблем, от решения которых зависит развитие работ по сварке аустенитных высокоазотистых сталей, например, отсутствие на мировом рынке сварочных присадочных материалов с [N] ≤ 0,37 %, отсутствие доступной и воспроизводимой технологии их сварки [6–8].
С целью решения указанных проблем был разработан сварочный присадочный материал с высоким равновесным содержанием азота, обеспечивающий высокий уровень механических свойств и коррозионной стойкости, стабильность аустенитной структуры металла шва в процессе термического цикла сварки и немагнитность сварного соединения.
В качестве основы была выбрана Fe–Cr–Ni–Mn–Mo–N система легирования, с добавлением некоторого количества углерода, кремния и ванадия. Обеспечение аустенитной структуры сопровождалось выполнением условия:
Δ =1,17×Crэкв – Niэкв ≤ 11,16 (1),
где значения никелевого Niэкв и хромового Crэкв эквивалентов модифицированной диаграммы Шеффлера рассчитывали по формулам:
Niэкв = [Ni] + 0,1[Mn] — 0,01[Mn]2 + 18[N] + 30[C] (2)
Crэкв = [Cr] + 1,5[Mo] + 0,48[Si] + 2,3[V] + 1,75[Nb] (3)
Для обеспечения коррозионной стойкости выполнено условие:
PREN (Pitting resistance equivalent number) = %Cr+3,3×%Mo+16×%N ≥ 31 (4).
Изготовление сварочной проволоки включало в себя следующие технологические операции:
Таким образом, состав полученной сварочной проволоки [9] обеспечивает оптимальное сочетание легирующих элементов аустенито- и ферритообразователей для получения аустенитной структуры металла шва, высокого уровня механических и коррозионных свойств сварного соединения. При сварке элементов конструкций из стали с высокой концентрацией азота этот состав, содержащий значительное количество хрома, марганца и молибдена — элементов, повышающих растворимость азота в твердых растворах на основе железа, позволяет усвоить металлом сварного шва азот из свариваемого металла без образования газовых пор азота и горячих трещин.
Для опробования сварочной проволоки с высоким содержанием азота с использованием аргонодуговой сварки были получены бездефектные сварные соединения литой высокоазотистой стали марки 05Х22АГ15Н8М2ФЛ (N ~ 0,57%). Микроструктура каждой из зон сварного соединения аустенитная, что подтверждено измерениями с помощью ферритометра. Определение содержания азота в металле шва показало, что в процессе сварки его количество не изменилось и составляет 0,55 % масс. ± 0,01. Механические свойства сварного соединения имеют высокий уровень при испытаниях при 20 °С на растяжение (σ0,2 = 368 МПа, σВ = 687 МПа) и ударный изгиб (221 Дж/см2).
